結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼筋混凝土樓板裂縫的控制

柯一沙 馮 東

(浙江綠城建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310013)

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結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼筋混凝土樓板裂縫的控制

柯一沙 馮 東

(浙江綠城建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310013)

介紹了鋼筋混凝土樓板裂縫的種類和形式，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度，分析了裂縫的產(chǎn)生原因，并探討了控制鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的措施，旨在保證建筑的施工質(zhì)量，延長建筑的使用年限。

鋼筋混凝土，樓板，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裂縫

從工程建設(shè)的歷史來看，混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用只有一百多年的歷史，當(dāng)今社會(huì)鋼筋混凝土在住宅建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，但是隨之而來的鋼筋混凝土樓板開裂的現(xiàn)象卻也在不斷增加。雖然鋼筋混凝土樓板裂縫對結(jié)構(gòu)的安全性能影響不大，但是會(huì)對建筑的耐久性與使用功能產(chǎn)生一定的不利影響。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度分析鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因，探討對其加以控制的有效方法。

1 樓板裂縫的種類

鋼筋混凝土樓板裂縫的種類主要可以分為以下幾種：

1)結(jié)構(gòu)裂縫。雖然大多數(shù)的鋼筋混凝土樓板的承載力能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，但是在將預(yù)制的多孔板改為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板后，在增大墻體剛度的同時(shí)，相對減弱了樓板的剛度，導(dǎo)致在樓板的一些薄弱位置以及截面的突變處容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。

2)溫差裂縫。所謂的溫差裂縫指的是鋼筋混凝土樓板由于溫度變化造成熱脹冷縮而形成的裂縫，當(dāng)環(huán)境中的溫度與濕度發(fā)生變化時(shí)，鋼筋混凝土?xí)a(chǎn)生相應(yīng)的收縮變形，由于現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的體表比較小，而鋼筋混凝土的收縮變形較大，使得在樓板內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，而混凝土是一種脆性材料，抗拉能力不高，當(dāng)樓板內(nèi)的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉能力時(shí)，樓板就容易出現(xiàn)裂縫。溫差裂縫還可以分為溫升階段裂縫、穩(wěn)定階段裂縫和溫降階段裂縫。

3)收縮裂縫。收縮裂縫是指在硬化收縮、塑性收縮、失水收縮、碳化收縮等的收縮過程中形成的裂縫。其中塑性收縮裂縫指的是在鋼筋混凝土凝固之前，因?yàn)槠浔砻娑嘤嗟乃诙虝r(shí)間內(nèi)蒸發(fā)而形成的裂縫，這種裂縫往往只需要進(jìn)行表面處理；硬化收縮裂縫指的是鋼筋混凝土在硬化的過程中或者硬化完成后形成的垂直狀的裂縫。

4)構(gòu)造裂縫。在住宅建筑的設(shè)計(jì)中一般要將PVC電線管鋪設(shè)于鋼筋混凝土樓板內(nèi)，而大部分的現(xiàn)澆板厚度為80 mm～100 mm之間，這就使得鋪設(shè)有PVC管的地方因?yàn)闇p薄了混凝土的厚度而極易出現(xiàn)裂縫。

2 樓板裂縫形式

根據(jù)筆者的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生一般是在工程施工后期或者投入使用后出現(xiàn)的，裂縫產(chǎn)生的部位以及形式具有一定的特點(diǎn)，總結(jié)起來其裂縫形式主要有以下幾種：

1)45°斜裂縫。這種形式的裂縫主要分布在房屋的4個(gè)角落、內(nèi)墻與外墻交接的角落位置，并且出現(xiàn)在陽面房間的概率較大，形態(tài)為中間寬，兩頭窄，端頭消失在梁內(nèi)且與外墻的夾角角度為45°，一般為貫穿性質(zhì)的裂縫。

2)縱橫向裂縫。當(dāng)房屋的平面尺寸呈現(xiàn)不規(guī)則時(shí)，在其凹角容易產(chǎn)生縱橫向的貫穿性裂縫。

3)長裂縫。在樓板進(jìn)行PVC電線管預(yù)埋時(shí)，在管線預(yù)埋方向上的板面上部容易出現(xiàn)長裂縫，而在板面的底部則無裂縫。

4)不規(guī)則裂縫。在房屋的東西單元、閣樓頂層容易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，其出現(xiàn)的部位多為不規(guī)則的、或呈龜裂形狀、或者呈散狀的。

3 從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度分析裂縫產(chǎn)生的原因

鋼筋混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生是由多方面的原因造成的，文中筆者僅從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面分析鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)的任務(wù)與需求不斷增加，隨之而來的便是勘察設(shè)計(jì)隊(duì)伍的不斷壯大，但是很大一部分的城市住宅工程的設(shè)計(jì)任務(wù)是一些資質(zhì)較低的設(shè)計(jì)單位所承擔(dān)；設(shè)計(jì)市場的管理尚不規(guī)范，致使一些低資格的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行掛靠設(shè)計(jì)，掛靠的單位在收取一定的掛靠費(fèi)用之后，在未對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核，未確定其設(shè)計(jì)是否完整、合理、安全就進(jìn)行蓋章、簽字，導(dǎo)致該部分的工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量低下，在工程施工與投入使用之后出現(xiàn)較多問題；另外一方面，部分住宅開發(fā)商為了節(jié)約成本，以低收費(fèi)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)單位的選擇，以降低勘察設(shè)計(jì)的費(fèi)用，同時(shí)又任意壓縮設(shè)計(jì)的時(shí)間，要求設(shè)計(jì)單位提前出圖，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不夠全面，不夠深入，容易出現(xiàn)較多問題。

具體來說在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面致使鋼筋混凝土樓板出現(xiàn)裂縫的原因主要有：

1)在設(shè)計(jì)時(shí)未對混凝土構(gòu)件的收縮變形予以充分考慮，從而未采取加強(qiáng)措施，使得樓板的凹凸角部位容易因?yàn)闇囟扰c收縮應(yīng)力的集中而造成開裂。

2)在設(shè)計(jì)時(shí)對構(gòu)件施加的預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，致使偏心或者應(yīng)力過大等形成構(gòu)件裂縫。鋼筋混凝土構(gòu)件的受力由鋼筋和混凝土共同承擔(dān)，設(shè)計(jì)時(shí)如果現(xiàn)澆混凝土樓板的厚度不夠，樓板的剛度就會(huì)大大削弱，而其受拉鋼筋應(yīng)力和受壓混凝土應(yīng)力則會(huì)大大增強(qiáng)，從而導(dǎo)致樓板開裂。

3)在設(shè)計(jì)時(shí)配置的鋼筋過少或過粗而引起構(gòu)件裂縫，如設(shè)置的板配筋的間距過大，尤其是板面抵抗負(fù)彎矩的鋼筋未能通長設(shè)置，導(dǎo)致在靠近樓板邊緣的負(fù)彎矩鋼筋的端部出現(xiàn)裂縫；對于支座處的雙向板只按照單向板的計(jì)算方法來設(shè)置鋼筋，由于其受力是雙向的，計(jì)算的受力與實(shí)際受力不符，容易產(chǎn)生45°斜裂縫。

4)設(shè)計(jì)時(shí)未能充分考慮板內(nèi)布線可能引起的裂縫，當(dāng)今社會(huì)住宅內(nèi)使用的電器、電信設(shè)備越來越多，樓板內(nèi)要預(yù)先鋪設(shè)的PVC電線管也越來越多，以致于在樓板的某些部位甚至要疊放三根PVC電線管，兩根PVC電線管疊放的現(xiàn)象就更是普遍。PVC電線管疊放會(huì)降低該位置的樓板抗彎高度，從而大大削弱了樓板的抗彎性能，進(jìn)而容易產(chǎn)生裂縫。

5)在開孔樓板設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是開孔較大的雙向板，由于只考慮樓板在豎直方向的荷載作用而在開孔四周對配筋予以加強(qiáng)，但是忽略了板與墻體或者板與梁之間的變形協(xié)調(diào)問題，致使板的孔邊凹角處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂縫。

6)在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，如果基礎(chǔ)選型不合理或者地基處理不當(dāng)，會(huì)使得房屋產(chǎn)生比較大的不均勻沉降，在這種情況下，樓板就會(huì)比較容易開裂。而且這種樓板裂縫一半都會(huì)與墻體裂縫同時(shí)出現(xiàn)。

4 控制鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的措施

根據(jù)筆者多年的研究與工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了控制鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的措施如下：

1)房屋的建筑平面盡量規(guī)則布置，避免平面形狀的突變。如果平面出現(xiàn)有凹口的情況，其凹口周圍的樓板應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)配筋。如果平面形狀不規(guī)則時(shí)，建議通過加梁來分割，使之形成較規(guī)則的平面。

2)現(xiàn)澆板的板厚應(yīng)當(dāng)控制在跨度的1/30以內(nèi)，最小的板厚應(yīng)當(dāng)不小于100 mm，有鋪設(shè)交叉管線處的板厚建議小于120 mm。相鄰現(xiàn)澆板厚度差不宜超過40 mm。

3)樓板配筋不適合采用光圓鋼筋，而應(yīng)當(dāng)采用熱軋帶肋鋼筋或者冷軋帶肋鋼筋來增大其握裹力；分布鋼筋和構(gòu)造鋼筋則應(yīng)當(dāng)采用變形鋼筋，便于增大其余現(xiàn)澆混凝土的握裹力，從而達(dá)到控制樓板裂縫產(chǎn)生的效果。

4)在設(shè)計(jì)時(shí)注意做好構(gòu)造鋼筋的布置，如在建筑物兩端單元中的邊套樓面、頂層樓面和屋面現(xiàn)澆板應(yīng)當(dāng)設(shè)置雙層雙向鋼筋，且應(yīng)當(dāng)在角部增設(shè)適當(dāng)數(shù)量的放射形鋼筋。設(shè)置放射形鋼筋長度不宜小于現(xiàn)澆板短跨的1/2。在現(xiàn)澆板平面尺寸急劇變化處、洞口削弱部位等易形成收縮應(yīng)力集中處，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加板厚和配筋，且板上表面附加布置縱橫兩個(gè)方向的防應(yīng)力收縮鋼筋宜拉通錨入梁(墻)中；室外懸臂板、下掛的裝飾板、女兒墻等，長度大于3 000 mm時(shí)，應(yīng)當(dāng)增設(shè)縱向溫度收縮鋼筋；陽臺(tái)、雨篷等懸挑板優(yōu)先采用梁式結(jié)構(gòu)。

5)現(xiàn)澆板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C30。當(dāng)必須大于C30時(shí)，宜添加膨脹劑或使用混凝土收縮率小的高性能混凝土。

6)在預(yù)埋PVC電線管時(shí)要采取一定的措施：PVC電線管要采用支架予以固定；在鋪設(shè)時(shí)避免兩根PVC電線管疊放，如果確實(shí)需要進(jìn)行疊放則要采用專門的塑料接線盒，以降低疊放對混凝土厚度的削弱程度；若預(yù)埋的PVC電線管上部沒有上層筋時(shí)應(yīng)當(dāng)配置鋼筋網(wǎng)片。

鋼筋混凝土樓板裂縫已經(jīng)成為建筑工程中較為常見的質(zhì)量問題，為保證建筑的質(zhì)量，延長其使用壽命，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中綜合、細(xì)致地考慮各個(gè)影響因素，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)范，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和安全性，進(jìn)而才能從設(shè)計(jì)的層面減少鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的可能性。

[1] 宋玉鑫.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆板裂縫研究[D].沈陽：沈陽建筑大學(xué)，2011.

[2] 劉 健.從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)談現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的裂縫問題[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(30)：296-298.

[3] 周 斌.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制中存在的問題[J].四川建材，2011(4)：34-35.

The reinforced concrete floor slab crack control in structure design

Ke Yisha Feng Dong

(ZhejiangLvchengArchitecturalDesignLimitedCompany,Hangzhou310013,China)

This paper introduced the kinds and forms of reinforced concrete floor cracks, from the structure design, analyzed the crack reasons, and discussed the measures control of reinforced concrete floor cracks, aimed to guarantee the construction quality of building, extended the building service life.

reinforced concrete, floor slab, structure design, crack

1009-6825(2016)11-0044-03

2016-01-29

柯一沙(1982- ),男，工程師； 馮 東(1981- ),女，碩士，工程師

TU375

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