劉煉凱（廣東建粵工程檢測有限公司）

某高層住宅預(yù)制樓梯靜載試驗與分析

劉煉凱
（廣東建粵工程檢測有限公司）

通過對廣州某高層住宅預(yù)制樓梯進行荷載試驗，得出該預(yù)制樓梯在試驗荷載作用下的變形情況，結(jié)果表明該預(yù)制樓梯滿足正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的要求。

荷載試驗；承載力；撓度；裂縫

1　工程概況

廣州某高層住宅建筑一期5#樓為28層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度。由于該建筑樓梯采用預(yù)制裝配式，為確保使用安全，現(xiàn)選取該建筑第20層的一塊預(yù)制樓梯進行非破壞性荷載試驗，混凝土強度等級為C30，構(gòu)件高度為3.185m，寬度為1.330m，計算跨度取5.200m。恒荷載（含自重）=7.1kN/m2、活荷載=3.5kN/m2。

2　試驗方案

2.1 最大試驗荷載

根據(jù)GB50152-2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》和GB50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求，本次試驗，在驗證正常使用極限狀態(tài)的時候試驗荷載取3.5kN/m（2取標準組合，扣除自重），在驗證承載能力極限狀態(tài)的時候試驗荷載取9.0kN/m2，為內(nèi)力組合設(shè)計值與結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、承載力標志對應(yīng)的加載系數(shù)的乘積。

即：

（1.2×7.1+1.4×3.5）×1.0×1.2-7.1=9.0kN/m2

其中，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0；

承載力標志對應(yīng)的加載系數(shù)按裂縫和撓度控制，取1.2 。

2.2 試驗荷載分級

按GB50152-2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》的要求，本次試驗加載分10級，卸載分2級。樓梯試驗開始前進行預(yù)加載，檢驗支座是否平穩(wěn)，百分表是否正常。預(yù)加荷載值可取正常使用極限狀態(tài)下試驗荷載的50%。將1.330m寬梯板劃分為五個1330mm×1040mm的區(qū)域，面積為1.38m2，按每一個區(qū)域分級加載。具體試驗加、卸載情況見表1。

2.3 試驗方法

荷重采用砂包，砂包重量62.1kg/袋不少于100袋。試驗前對砂包重量進行過磅，試驗時按每級施加荷載量所需的砂包重量、袋數(shù)，用人工均布地搬放在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。試驗過程中，如果出現(xiàn)撓度超過限值、撓度快速增加并無收斂趨勢、裂縫寬度超過限值或者裂縫寬度快速增加并無收斂趨勢等情況，及時終止試驗。

2.4 樓梯變形觀測與觀測點布設(shè)

表1　試驗加、卸載分級及各級加、卸載量

樓梯在荷載作用下產(chǎn)生的變形采用百分表測量，裂縫觀測采用JC-10型讀數(shù)顯微鏡。變形觀測點布設(shè)在梯板兩支座點、四分之一點以及跨中點，兩側(cè)各5個測點，共10個測點，測點布置圖詳見圖1。

圖1　試驗樓梯測點布置及編號示意圖

2.5 樓梯撓度變形值及最大裂縫寬度控制

樓梯在試驗加載過程中的撓度變形值及最大裂縫允許值按GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定嚴格控制。本次試驗受彎構(gòu)件的撓度限值為L0/200=5200/200=26mm（L0＜7m）；最大裂縫寬度限值為0.30mm。

3　評定標準

3.1 正常使用極限狀態(tài)進行評定標準

⑴結(jié)構(gòu)構(gòu)件荷載達到要求的試驗荷載；

⑵在要求的試驗荷載作用下，對于計算跨度L0＜7m的受彎構(gòu)件，其最大撓度≤L0/200；對于計算跨度7m≤L0≤9m的受彎構(gòu)件，其最大撓度≤L0/250；

⑶在最大試驗荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所產(chǎn)生的裂縫最大寬度≤0.30mm。

當(dāng)同時滿足上述三項條件時，評定該結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足

正常使用極限狀態(tài)要求。

3.2 承載能力極限狀態(tài)進行評定標準

γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；

［γu］為構(gòu)件承載力檢驗系數(shù)允許值。

如加載至最大試驗荷載值，仍未出現(xiàn)任何承載力標志，則應(yīng)停止加載并判斷構(gòu)件滿足承載力要求。

4　試驗結(jié)果及分析

4.1 正常使用極限狀態(tài)

⑴樓梯變形測量結(jié)果（見表2、表3），荷載-變形曲線見圖2～3。

表2　樓梯變形測量結(jié)果

圖2　1#測點～5#測點荷載-變形曲線圖

表3　樓梯變形測量結(jié)果

圖3　6#測點～10#測點荷載-變形曲線圖

⑵撓度計算

根據(jù)上述各測點的變形值，該樓梯加載到正常使用極限狀態(tài)下試驗荷載時（第三級荷載）各點撓度值如表4所示。

由表4可知，最大撓度點在跨中位置。對跨中撓度進行支座沉降的修正，修正量則在正常使用極限狀態(tài)試驗荷載作用下，跨中撓度為3.72-0.69=3.03mm＜L0/200=5200/200=26mm（L0＜7m），滿足要求。

⑶樓梯裂縫觀測結(jié)果

試驗在加載過程中，在跨中及四分之一跨處梯板底出現(xiàn)了微裂縫，第一級荷載加載后出現(xiàn)1～3號裂縫，第二級加載后出現(xiàn)4號和5號裂縫，第三級加載后1～5號裂縫寬度稍有加寬，范圍在0.08～0.20mm之間，裂縫編號詳見圖4。即該樓梯達到正常使用極限狀態(tài)試驗荷載時，最大裂縫寬度未超過GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的0.30mm最大裂縫寬度限值，滿足要求。

表4　撓度計算

圖4　試驗梯板裂縫位置及編號示意圖

4.2 承載能力極限狀態(tài)

試驗加載達到承載能力極限狀態(tài)試驗荷載時，未出現(xiàn)GB50152-2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》表7.3.3中所描述的承載力標志，因此，評定該樓梯構(gòu)件滿足承載力要求。

5　結(jié)論

通過對上述樓梯靜載試驗結(jié)果綜合分析，得出如下結(jié)論：

⑴該樓梯在試驗荷載3.5kN/m2作用下，撓度和裂縫符合規(guī)范要求，滿足正常使用極限狀態(tài)的要求；

⑵該樓梯在最大試驗荷載9.0kN/m2作用下，未出現(xiàn)承載力標志，滿足承載能力極限狀態(tài)的要求。

［1］GB50204-2015混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［2］GB50152-2012混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準［S］.

［3］GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］GB50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.