簡(jiǎn)介： 針對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板易出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題,從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面對(duì)產(chǎn)生裂縫的各種因素進(jìn)行了探討,并提出了在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行裂縫控制的建議和方法。
關(guān)鍵字：現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 裂縫 建筑設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

　　自2001年起,蘇州市從預(yù)制多孔板體系轉(zhuǎn)化為商品混凝土現(xiàn)澆板體系�，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板在結(jié)構(gòu)安全和使用功能方面比預(yù)制板優(yōu)越得多,但是樓板裂縫不斷增加。大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)樓板裂縫缺乏必要常識(shí),統(tǒng)視裂縫為有害,擔(dān)心樓板裂縫會(huì)引起建筑物倒塌,反應(yīng)極為敏感,近年來(lái)成為投訴熱點(diǎn),開(kāi)發(fā)商和承包商為此的花費(fèi)亦逐年增長(zhǎng)。

 
１樓板裂縫種類(lèi)
1.1　溫差裂縫
　　由于溫度變化,混凝土熱脹冷縮而形成的裂縫,此類(lèi)裂縫一般集中在東西單元的房間、屋面層和上部樓層的樓板。
1.2　結(jié)構(gòu)裂縫
　　雖然現(xiàn)澆樓板承載力均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,但由于預(yù)制多孔板改為現(xiàn)澆板后,墻體剛度相對(duì)增大,樓板剛度相對(duì)減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處。往往容易產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)性裂縫。例如:墻角應(yīng)力集中處的４５°斜裂縫,板端負(fù)彎矩較大處的板面裂縫等。
1.3　構(gòu)造裂縫
　�。校郑霉芴幓炷�土厚度減薄,容易出現(xiàn)裂縫。
1.4　收縮裂縫
 　　混凝土在塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮、失水收縮過(guò)程中易形成各種收縮裂縫。
２　樓板裂縫形式
2.1 ４５°斜裂縫
　　該裂縫常出現(xiàn)在墻角,特別是房屋東西兩端房間,呈４５°狀。
2.2　縱橫向裂縫
   該裂縫一般出現(xiàn)在跨中、負(fù)彎距鋼筋端部、ＰＶＣ電線暗管敷埋處。
2.3　長(zhǎng)裂縫
  一部分房間預(yù)埋ＰＶＣ電線管的板面上出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度達(dá)０．２ｍｍ～０．３ｍｍ左右。這種裂縫僅在樓板表面出現(xiàn),板底無(wú)裂縫。
2.4　不規(guī)則裂縫
   裂縫出現(xiàn)部位形狀無(wú)規(guī)則,或散狀或龜裂狀。一般發(fā)生在房屋東西兩單元、閣樓頂層部位。
３　從設(shè)計(jì)方面分析裂縫及控制方法
　　造成現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板開(kāi)裂有設(shè)計(jì)原因、施工原因、材料原因,本文僅從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探討。隨著蘇州市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、建設(shè)任務(wù)增加迅猛,勘察設(shè)計(jì)隊(duì)伍亦在迅速擴(kuò)大,蘇州市住宅工程相當(dāng)一部分是由乙級(jí)和丙級(jí)設(shè)計(jì)單位承擔(dān)。住宅設(shè)計(jì)單位低資質(zhì),或由于設(shè)計(jì)市場(chǎng)管理的不到位,造成低資格設(shè)計(jì)人員掛靠設(shè)計(jì),而掛靠單位收取一定比例管理費(fèi)后,就盲目蓋章、簽字,根本不對(duì)圖紙的結(jié)構(gòu)安全、合理性、完整性等認(rèn)真審核。結(jié)果是一部分住宅工程勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量低下,問(wèn)題較多。另一個(gè)原因是,一些住宅開(kāi)發(fā)商任意壓價(jià),片面降低勘察設(shè)計(jì)費(fèi),以收費(fèi)最低為主要條件選擇勘察設(shè)計(jì)單位,同時(shí)又不講合理設(shè)計(jì)時(shí)間,限期開(kāi)工,逼迫提前出圖,造成施工圖設(shè)計(jì)深度不夠,問(wèn)題必然較多。
3.1　建筑設(shè)計(jì)方面原因
3.1.1　斜屋面、露臺(tái)、外墻節(jié)能保溫措施不夠
   蘇州市一年之內(nèi)氣溫變化較大,夏季最高溫度可達(dá)４０℃以上,冬季溫度最低可達(dá)-４℃～-７℃,由于夏天室外墻體溫度高于室內(nèi)溫度,結(jié)構(gòu)外墻面在高溫下發(fā)生受熱膨脹,如果未采取保溫措施,在縱橫兩外墻面的變形對(duì)樓板產(chǎn)生牽拉作用下,東西單元的臥室樓板被外墻向外拉伸就容易引起裂縫。同樣,屋面如果未設(shè)保溫層,頂層樓板會(huì)因熱脹冷縮而引起開(kāi)裂。
   目前與溫度有關(guān)的裂縫計(jì)算公式有:
   連續(xù)式約束條件下樓板、長(zhǎng)板、剪力墻、大底板等最大約束應(yīng)力計(jì)算公式:
                     σ＊ｘｍａｘ＝－ＥａＴ１－１ｃｈβＬ２Ｈ（ｔ，τ）         （１）
   或按時(shí)間增量的計(jì)算公式:
                     σ＊ｘｍａｘ＝∑ｎｉ＝１Δσｉ＝-ａ１－ｕ∑ｎｉ＝１１－１ｃｈβｉＬ２ΔＴｉεｉ                                                （ｔ）Ｈ（ｔ，τ）                                                                               （２）
   當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),可求出裂縫間距:
                    Ｌｍａｘ＝２ＥＨＣｘａｒｃｃｈａＴａＴ－εｐ                 （３）
                    Ｌ＝１．５ＥＨＣｘａｒｃｃｈａＴａＴ－εｐ                    （４）
                    Ｌｍｉｎ＝１２Ｌｍａｘ                                                   （５）
   式中,Ｔ-包含水化熱、氣溫差及收縮當(dāng)量溫差。同號(hào)疊加,異號(hào)取差,由此可見(jiàn),夏天炎熱季節(jié)澆筑混凝土到秋冬冷縮都是疊加的,拉應(yīng)力較大;
        Ｈ（ｔ,τ）-松弛系數(shù)。在保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件下(緩慢降溫即緩慢收縮),松弛系數(shù)�。埃�３或０．５,當(dāng)寒潮襲擊或激烈干燥時(shí),松弛系數(shù)�。埃�８,應(yīng)力接近彈性應(yīng)力,容易開(kāi)裂;
               Ｔ＝Ｔ１+Ｔ２+Ｔ３（Ｔ１為水化熱溫差、Ｔ２為氣溫差、Ｔ３為收縮當(dāng)量差,取代數(shù)和）;
         εｐ-混凝土的極限拉伸。級(jí)配不良,養(yǎng)護(hù)不佳,�。埃�５×１０-４～０．８×１０-４;正常級(jí)配,一般養(yǎng)護(hù),取１．０×１０-４～１．５×１０-４;級(jí)配良好,養(yǎng)護(hù)優(yōu)良,�。病粒保�-４;配筋合理(細(xì)一些,密一些),可提高極限拉伸２０%～４０%。構(gòu)造配筋宜為０．３%～０．５%;
        Ｈ-均拉層厚度(強(qiáng)約束區(qū));
         Ｅ-混凝土彈性模量;
         Ｃｘ-水平約束系數(shù);
         ｃｈ、ａｒｃｃｈ-雙曲余弦及雙曲余弦反函數(shù);
         ａ-線膨脹系數(shù),一般情況εｐ≤｜ａＴ｜,當(dāng)εｐ≥｜ａＴ｜時(shí)取εｐ＝｜ａＴ｜,［Ｌ］→∞。
裂縫開(kāi)展寬度:
                       δｆ＝２ψＥＨＣｘａＴｔｈβＬ２                                   （６）
                       δｆｍａｘ＝２ψＥＨＣｘａＴｔｈβＬｍａｘ２                （７）
                       δｆ＝２ψＥＨＣｘａＴｔｈβＬｍｉｎ２                          （８）
                       β＝ＣｘＥＨ                                                                  （９）
        式中,ψ-裂縫寬度經(jīng)驗(yàn)系數(shù);
             Ｃｘ-約束系數(shù)。
3.1.2　住宅長(zhǎng)度超長(zhǎng)
   住宅平面超長(zhǎng),由于溫差和材料變形,會(huì)造成墻體和樓板橫向開(kāi)裂。僅就長(zhǎng)度而言,結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度與應(yīng)力呈非線性關(guān)系,如結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度小于規(guī)范要求,結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響很小。
3.1.3　平面形狀
   當(dāng)住宅臥室沿長(zhǎng)度、寬度方向尺寸變化,由于樓板剛度不一致,會(huì)產(chǎn)生不相同變形,引起薄弱部位開(kāi)裂。
3.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面原因
3.2.1　近代國(guó)際上結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則是,整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的功能必須滿(mǎn)足兩種狀態(tài)的要求:①承載力極限狀態(tài),以保證結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生破壞,不失去平衡,不產(chǎn)生破壞時(shí)過(guò)大變形,不失去穩(wěn)定。②正常使用極限狀態(tài),以確保結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生超過(guò)正常使用狀態(tài)的變形、裂縫及耐久性、振動(dòng)及其它影響使用的極限狀態(tài)。目前人們對(duì)第一極限狀態(tài)已給于足夠重視并嚴(yán)格執(zhí)行,而對(duì)第二種極限狀態(tài)卻經(jīng)常被忽視。
3.2.2　從鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板各種受力體系分析,無(wú)論是按單向板設(shè)計(jì)還是按雙向板設(shè)計(jì),是單跨還是多跨連續(xù)板設(shè)計(jì);無(wú)論是板端支承在磚墻上還是支承在過(guò)梁或剪力墻內(nèi),受力狀態(tài)考慮都是局限于樓板平面的應(yīng)力變化(按彎矩配置抵抗正、負(fù)彎矩的受力鋼筋)、板平面的受剪變形。即使是考慮板端嵌固端節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生彎矩,也只是考慮板平面彎曲或屈曲所產(chǎn)生的應(yīng)力。在樓板受力體系分析時(shí),對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間在三維空間中如何分配內(nèi)力、協(xié)調(diào)變形,根本沒(méi)有考慮。
3.2.3　目前不少設(shè)計(jì)人員只按單向板計(jì)算方法來(lái)設(shè)計(jì)配置樓板鋼筋,支座處僅設(shè)置分離式負(fù)彎矩鋼筋。由于計(jì)算受力與實(shí)際受力情況不符,單向高強(qiáng)鋼筋或粗鋼筋使混凝土樓面抗拉能力不均,局部較弱處易產(chǎn)生裂縫。部分設(shè)計(jì)人員對(duì)構(gòu)造配筋,放射筋設(shè)置不重視或不合理,薄弱環(huán)節(jié)無(wú)加強(qiáng)筋。
3.2.4　 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)板內(nèi)布線引起裂縫的構(gòu)造考慮不夠。住宅電器、電信快速發(fā)展的今日,現(xiàn)澆樓板內(nèi)暗敷ＰＶＣ電線管越來(lái)越多,甚至有些部位三根交錯(cuò)疊放,兩根管交錯(cuò)疊放更為普遍。ＰＶＣ管錯(cuò)疊處板的抗彎高度大大降低,從而減弱了板的抗彎性能。
3.2.5　對(duì)開(kāi)口樓板,特別是開(kāi)洞口比較大的雙向板,設(shè)計(jì)時(shí)往往只考慮樓板在豎向荷載作用下的洞口四周加強(qiáng)配筋。由于縱向的受力鋼筋被切斷,而忽視了板與墻體或板與梁的變形協(xié)調(diào)問(wèn)題。這時(shí)如墻或梁的剛度較大,板的孔邊凹角處未必出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,開(kāi)洞板易發(fā)生翹曲。
3.3　建筑設(shè)計(jì)控制措施
3.3.1　屋面與外墻采取保溫措施按照國(guó)外建筑設(shè)計(jì)常規(guī)的做法,屋面設(shè)保溫隔熱層,使屋面的傳熱系數(shù)≤１．０Ｗ／ｍ２·Ｋ；外墻外表面或內(nèi)表面相應(yīng)設(shè)置保溫隔熱層,同時(shí)外墻面宜采用淺色裝飾材料,增強(qiáng)熱反射,減少對(duì)日照熱量吸收。根據(jù)蘇州的具體情況,屋面和外墻的保溫設(shè)計(jì)應(yīng)通過(guò)熱工計(jì)算,在不同季節(jié)均應(yīng)能達(dá)到《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《江蘇省民用建筑熱環(huán)境與節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求,徹底解決溫度應(yīng)力對(duì)屋面和墻體的破壞。
3.3.2　適當(dāng)控制建筑物長(zhǎng)度根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５００１０-２００２）和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(ＧＢ５０００３-２００１),為避免結(jié)構(gòu)由于溫度收縮應(yīng)力引起的開(kāi)裂,宜采取設(shè)置伸縮縫,伸縮縫間距為３０ｍ～５０ｍ。多層住宅建筑控制長(zhǎng)度建議不大于５０ｍ,高層應(yīng)控制在４５ｍ以?xún)?nèi)。如果超過(guò)此長(zhǎng)度,應(yīng)設(shè)置伸縮縫。超長(zhǎng)量不大時(shí),可采用設(shè)置后澆帶的方法,以減少混凝土樓板收縮開(kāi)裂。
3.3.3　住宅平面形狀控制住宅平面宜規(guī)則,避免平面形狀突變。當(dāng)樓板平面形狀不規(guī)則時(shí),宜設(shè)置梁使之形成較規(guī)則平面。當(dāng)平面有凹口時(shí),凹口周邊樓板的配筋宜適當(dāng)加強(qiáng)。
3.4　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制措施
3.4.1　工程裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土的變形。如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等,此類(lèi)因變形引起的裂縫幾乎占到全部裂縫的８０%以上。在變形作用下,結(jié)構(gòu)抗力取決于混凝土的抗拉性能,當(dāng)抗拉應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),應(yīng)驗(yàn)算裂縫間距,再根據(jù)裂縫間距驗(yàn)算裂縫寬度。
3.4.2　現(xiàn)澆板板厚宜控制在跨度的１／３０,最小板厚不宜小于１１０ｍｍ（廚房、浴廁、陽(yáng)臺(tái)板最小厚度不小于９０ｍｍ）。有交叉管線時(shí)板厚不宜小于１２０ｍｍ。
3.4.3　樓板宜采用熱軋帶肋鋼筋以增加其握裹力,不宜采用光圓鋼筋。分布鋼筋與構(gòu)造鋼筋宜采用變形鋼筋來(lái)增加與現(xiàn)澆混凝土的握裹力,對(duì)控制樓板裂縫的效果較好。
3.4.4　設(shè)計(jì)時(shí)注意構(gòu)造鋼筋的布置十分重要,它對(duì)構(gòu)造抗裂影響很大。對(duì)連續(xù)板不宜采用分離式配筋,應(yīng)采用上、下兩層連續(xù)式配筋;洞口處配加強(qiáng)筋;對(duì)混凝土梁的腰部增配構(gòu)造筋,其直徑為８ｍｍ～１４ｍｍ,間距約２００ｍｍ。
3.4.5　屋面層陽(yáng)角處、東西單元房間和跨度≥３．９ｍ時(shí),應(yīng)設(shè)置雙層雙向鋼筋,陽(yáng)角處鋼筋間距不宜大于１００ｍｍ,跨度≥３．９ｍ的樓板鋼筋間距不宜大于１５０ｍｍ�？缍龋迹常�９ｍ的現(xiàn)澆樓板上面負(fù)彎矩鋼筋應(yīng)一隔一拉通。外墻轉(zhuǎn)角處應(yīng)設(shè)置放射鋼筋,配筋范圍應(yīng)大于板跨的１／３,且長(zhǎng)度不小于２．０ｍ,每一轉(zhuǎn)角處放射鋼筋數(shù)量不少于７根,鋼筋間距不宜大于１００ｍｍ。
3.4.6　現(xiàn)澆樓板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于Ｃ３０,特殊情況須采用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土或高強(qiáng)度等級(jí)水泥時(shí),要考慮采用低水化熱的水泥和加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù),便于混凝土凝固時(shí)的水化熱釋放。
3.4.7　在預(yù)埋ＰＶＣ電線管時(shí),必須有一定的措施,ＰＶＣ管要有支架固定,嚴(yán)禁兩根管線交叉疊放,確須交叉時(shí)應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的塑料接線盒,以防止塑料管在管線交叉對(duì)混凝土厚度削弱過(guò)多。在預(yù)埋電線管上部應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)片,（４＠１００ｍｍ寬度６００ｍｍ）。若用鐵管作為預(yù)埋管時(shí),宜采用內(nèi)壁涂塑黑鐵管,一方面既能保證黑鐵管(不鍍鋅鋼管)與混凝土的粘結(jié)力,同時(shí)也有利于穿線和不影響混凝土的計(jì)算高度。
3.4.8　后澆帶處理
（１）后澆帶應(yīng)設(shè)置在對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響較小部位,一般應(yīng)從梁、板的１／３跨部位通過(guò)或從縱橫相交部位或門(mén)洞口的連梁處通過(guò)。后澆帶間距不宜超過(guò)３０ｍ。
（２）后澆帶寬度為７００ｍｍ～１０００ｍｍ,板和墻鋼筋搭接長(zhǎng)度應(yīng)不低于４５ｄ,且同一截面受力筋搭接不超過(guò)５０%。梁、板主筋不宜斷開(kāi),使其保持一定聯(lián)系性。
（３）后澆帶澆筑時(shí)間不宜過(guò)早,以能將混凝土總降溫及收縮變形完成一半以上時(shí)間為佳。從目前混凝土的收縮量來(lái)看,估計(jì)３～６月方能取得明顯效果,最短不少于４５天。在蘇州這樣軟土地區(qū),后澆帶澆筑時(shí)間應(yīng)在主體封頂以后,方可有效地釋放沉降的應(yīng)力。
（４）后澆帶中垃圾應(yīng)清理干凈,接縫應(yīng)密實(shí),新老混凝土界面用１:１水泥砂漿接漿。后澆帶混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí),且采用微膨脹混凝土,以防止新老混凝土界面產(chǎn)生裂縫。                                                                       
（５）后澆帶混凝土接縫宜設(shè)置企口縫,混凝土澆筑溫度盡量與原老混凝土澆筑時(shí)溫度一致。
４結(jié)語(yǔ)
   現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫是工程常見(jiàn)的質(zhì)量通病,只有在設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)各影響因素考慮全面、細(xì)致,嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范,才能大大減少現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板產(chǎn)生裂縫的可能。