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
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板裂縫，裂縫控制措施
近年來,隨著住宅建設(shè)的快速發(fā)展,不論是磚混結(jié)構(gòu)還是框架結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板開裂現(xiàn)象不斷增加,雖然樓板裂縫并不影響結(jié)構(gòu)的安全性能,但對(duì)房屋的使用功能和耐久性以及美觀有一定的影響,并且大多數(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,成為投訴熱點(diǎn).因此,本文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生原因和控制措施進(jìn)行分析探討.
1樓板裂縫種類
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
PVC穿線管處混凝土厚度減薄,從而引起應(yīng)力集中,容易沿管線方向出現(xiàn)表面裂縫.
1.4收縮裂縫
混凝土在塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮、失水收縮過程中易形成各種收縮裂縫.
2樓板裂縫形式
2.145°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穿線管暗敷埋處.
2.3長裂縫
一部分房間預(yù)埋PVC穿線管的板面上出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度達(dá)0.2～0.3mm左右.這種裂縫僅在樓板表面出現(xiàn),板底無裂縫.
2.4不規(guī)則裂縫裂縫出現(xiàn)部位形狀無規(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)方面分析裂縫產(chǎn)生的原因
造成現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板開裂的原因較多:有設(shè)計(jì)原因、施工原因、材料原因等,本文僅從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探討.
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
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裂.
3.1.2住宅長度超長
住宅平面超長,由于溫差和材料變形,會(huì)造成墻體和樓板橫向開裂.僅就長度而言,結(jié)構(gòu)長度與應(yīng)力呈非線性關(guān)系,如結(jié)構(gòu)長度小于規(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,引起薄弱部位開裂.
3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面原因
3.2.1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);無論是板端支承在磚墻上還是支承在鋼筋混凝土梁上或剪力墻內(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穿線管越來越多,甚至有些部位3根交錯(cuò)疊放,2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)開口樓板,特別是開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)問題.這時(shí)如墻或梁的剛度較大,板的孔邊凹角處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,開洞板易發(fā)生翹曲.
4從設(shè)計(jì)方面采取裂縫控制措施
4.1建筑設(shè)計(jì)控制措施
4.1.1屋面與外墻采取保溫措施屋面設(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)楚雄州的具體情況,屋面和外墻的保溫設(shè)計(jì)應(yīng)通過熱工計(jì)算,在不同季節(jié)均應(yīng)能達(dá)到《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(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.
4.1.2適當(dāng)控制建筑物長度根據(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)力引起的開裂,宜采取設(shè)置伸縮縫,伸縮縫間距為30～50m.多層住宅建筑控制長度建議不大于50m,高層應(yīng)控制在45m以內(nèi).如果超過此長度,應(yīng)設(shè)置伸縮縫.超長量不大時(shí),可采用設(shè)置后澆帶的方法,以減少混凝土樓板收縮開裂.
4.1.3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).
4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制措施
4.2.1樓板裂縫產(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.
