鋼筋混凝土樓板設(shè)計中常見的問題分析

郭淑軍　劉興如

摘 要:眾所周知,樓板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件,是它將樓面、屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,故樓板的設(shè)計問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件的安全。所以,我們應注意現(xiàn)澆板的設(shè)計,本文分析了鋼筋混凝土樓板設(shè)計中的幾個常見問題,提出了自己的一些看法。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土樓板;承重構(gòu)件;內(nèi)力分析;截面設(shè)計

1 前言

有些設(shè)計人員,特別是剛從學校畢業(yè)走上工作崗位的同志,缺少工程實踐經(jīng)驗,若對整個設(shè)計考慮不周,很容易出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題,有的還可能存在嚴重的質(zhì)量隱患。本文擬從幾個方面討論樓板設(shè)計中常見的問題。

2 結(jié)構(gòu)受力機理不清、混淆板的類型

結(jié)構(gòu)機理是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下受力后的行為表現(xiàn),或結(jié)構(gòu)通過怎樣的作用將荷載傳至支座。為計算方便或?qū)Π宓氖芰C理認識不清,簡單地將雙向板作為單向板進行配筋計算,計算假定與實際受力狀態(tài)不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構(gòu)造配筋,造成此方向受力鋼筋配置嚴重不足,致使板出現(xiàn)沿該跨方向的裂縫。所以,應正確地理解板的受力機理,區(qū)分現(xiàn)澆板是單向板還是雙向板,并且將其荷載合理地分配到板的四周支承結(jié)構(gòu)上。

3 荷載處理問題

當按彈性理論求多跨連續(xù)雙向板的支座最大負彎矩時,如果活荷載不按基本假定的滿跨布置而是按棋盤式布置時,區(qū)格板會發(fā)生破壞。因為支座上承受負彎矩鋼筋伸出長度不夠,過早截斷或彎下造成的。

在民用建筑中,由于建筑物的建筑功能要求,常常在樓板的某些位置上布置一些非承重隔墻。因此在設(shè)計過程中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設(shè)計人員錯誤地將隔墻的總荷載除以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓、屋面板,這樣會給上部的樓板增加了一個中間支承點,使其變?yōu)檫B續(xù)板,支承點上部出現(xiàn)了負彎矩,而在板的設(shè)計中又沒考慮該部分的影響,致使板的頂面出現(xiàn)裂縫。同時該隔墻又將上部板的荷載傳到其下部的支承結(jié)構(gòu),產(chǎn)生一種惡性連帶影響,出現(xiàn)支承結(jié)構(gòu)荷載漏算或沒有考慮等設(shè)計錯誤。

4 內(nèi)力分析與截面設(shè)計問題

雙向板的計算忽略了材料泊松比的影響。如果雙向板按彈性理論進行計算,其計算較復雜,設(shè)計時常常采用查表方法。但一般情況下,大多數(shù)表格給出的是泊松比=0時各相應支承情況下的系數(shù)。而混凝土的泊松比=1/6(或0.2),在計算跨中彎矩時應考慮混凝土泊松比,進行內(nèi)力調(diào)整計算。設(shè)計人員在計算過程中往往忽略了該跨中彎矩的調(diào)整,使跨中彎矩偏小,造成現(xiàn)澆板配筋不足而出現(xiàn)裂縫。有些設(shè)計人員干脆按剛結(jié)條件確定支座彎矩,按四邊簡支確定跨中彎矩,造成很大的浪費;也有些設(shè)計人員簡單地按單向板的調(diào)幅方法將一部分支座彎矩移至跨中,這樣可能造成跨中兩個方向抵抗力分配不均衡,影響正常使用。此外,普通鋼筋混凝土板在正常使用狀態(tài)下一般都開裂,特別是支座處,由于峰值應力較大,開裂顯著,則彎矩會自動向跨中轉(zhuǎn)移。這樣,僅僅按彈性方法設(shè)計和配筋會對跨中不利。因此在查表進行內(nèi)力計算時,要求認真分析表格的來龍去脈,做到能夠正確地使用各種表格,而不是盲目地查表計算。

雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產(chǎn)生彎矩,因此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,短跨方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應采用兩個方向的各自有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設(shè)計者為圖省事或?qū)Π迨芰φJ識不清,而按兩個方向的有效高度相等進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在質(zhì)量隱患甚至出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

5 溫度收縮鋼筋的設(shè)計問題

規(guī)范10.1.9條,在溫度收縮應力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi),鋼筋間距宜取為150-200mm,并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋。板的 、下表面沿縱,橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。

溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置,也可另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng),并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固。

如果溫度收縮鋼筋利用原有鋼筋貫通,那么,在不同軸線位置的上部負筋各小相同,如1軸為 8@200,2軸為 1O@150,3軸8@180,貫通鋼筋如何處理:一種處理方法可采用以配筋最大的支座鋼筋為基礎(chǔ),通k配筋,這種可減少上部鋼筋的種類,這對設(shè)汁及施工方來說都較簡單,明確,但不足之處就是增大了較小支座的負筋,造成較大的浪費,另一種處理方法,以配筋最大的支座鋼筋為基礎(chǔ),隔根布筋,在兩根通長鋼筋之間扣除通長鋼筋的面積后補足配筋不足支座應配鋼筋,并且滿足規(guī)范規(guī)定的鋼筋間距要求,第三種方法是統(tǒng)一支座處負筋間距,然后按隔根布筋原則交錯將本支座負筋與鄰近支座負筋搭接。后兩種方法雖沒有增加較小配筋支座的鋼筋用量,但增大了設(shè)計的工作量。

采用設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng),并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接,就存在一個問題,在構(gòu)造鋼筋與受力鋼筋直徑不同時,搭接長度應該取受力鋼筋的直徑計算還是取溫度收縮鋼筋的直徑計算?根據(jù)規(guī)范9.4.3條,位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率,對梁類、板類及墻內(nèi)構(gòu)件不宜大于25%,那么受力鋼筋與構(gòu)造鋼筋之間的綁扎搭接接頭應該是相互錯開的,導致受力鋼筋用量增加,在設(shè)計時是否有必要按受拉鋼筋搭接接頭應該是相互錯開的,導致受力鋼筋用量增加,在設(shè)計時是否有必要按受拉鋼筋搭接要求進行搭接。

首先,根據(jù)試驗表明,搭接鋼筋的破壞是由于縱向劈裂導致的滑移拔出,劈裂裂縫首先沿兩根鋼筋之間發(fā)生,而對于溫度收縮鋼筋,僅僅是為了抵抗溫度收縮而設(shè)置,對結(jié)構(gòu)安全并無影響,更談不上鋼筋的縱向劈裂,其次,一般鋼筋的搭接是指受力鋼筋,而溫度收縮鋼筋并不是受力鋼筋,而是構(gòu)造鋼筋,它僅在構(gòu)造上加強結(jié)構(gòu)的整體性及抵抗裂縫等措施,另外,在板的未配筋表面,一般是在板的混凝土的受壓區(qū),在該區(qū)域布置的鋼筋也會受到壓力,如果按受拉鋼筋的搭接要求處理是否欠妥,在這樣的情況下,認為布置溫度收縮鋼筋時,可將支座處布置受力鋼筋的范圍設(shè)定為一個支座,然后將溫度收縮鋼筋按錨固長度的要求描入該區(qū)域或者取一個固定值作為搭接長度即可。

6 其它構(gòu)造方面的問題

支承在挑梁上的現(xiàn)澆雙向板,由于挑梁端部為自由端,會產(chǎn)生向下的位移,而根部為支座,不會產(chǎn)生位移,這就形成一個位移差△Y,該位移差使支承在其上的雙向板上部形成拉應力,如果按正常的雙向板僅在支座處布置負彎矩筋,則存板的中部未配筋 域就很容易產(chǎn)生上部裂縫,因此,對涉及到現(xiàn)澆雙向板支承在挑梁上時,建議將上部負彎矩筋拉通布置,以抵抗裂縫的產(chǎn)生。

對挑檐板等懸挑構(gòu)件,由于暴露于室外,溫度變形較大,在設(shè)計時,應在板底部未配筋區(qū)域增加一些構(gòu)造筋,規(guī)范9.1.1條,注4?，F(xiàn)澆挑檐、雨罩等外露構(gòu)件伸縮縫間距不宜大于12m,表明其溫度、收縮應力較大,規(guī)范10.1.9條在溫度收縮應力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi),鋼筋間距宜取為150-200m,并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上、下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%,在設(shè)計時應將挑檐、雨罩未配筋區(qū)域增加雙向鋼筋網(wǎng),以抵抗溫度變形。

7 結(jié)論

由于以上幾方面的設(shè)計原因,鋼筋混凝土現(xiàn)澆板出現(xiàn)裂縫、甚至破壞的工程事故不是少見的。因此,在進行現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的設(shè)計時要正確分析板的受力機理問題,正確運用內(nèi)力計算方法,正確理解和運用規(guī)范相應的構(gòu)造要求,才能保證現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻

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