1、大空间砌体结构现浇板的挠度与裂缝控制发建筑心得：大空间砌体结构现浇板的挠度与裂缝控制发 布 人：圣才学习网 发布日期：2009-12-22 浏览次数：395 大 中 小 砌体结构由于具有脆性性质，其抗震性能较之框架结构等比较差，如果甲方没有特别要求，对于楼板我们一般采用现浇混凝土楼板，这样能提高结构整体抗震性能。然而现浇混凝土楼板一般都会产生裂缝，特别是大空间的情况下（大于 4200mm） ，如果处理不当，挠度和裂缝宽度将都比较大，对于结构的安全性、适用性产生严重的威胁，我们必须对此进行事后处理。但是产生裂缝的原因很多，比较复杂，一旦出现处理将有一定难度，这就要求我们在设计和施工中严格控制，综
2、合“放、防、抗”等三个方面的措施，三者兼顾，而以“放、防”为主。一、从设计角度着眼在当今社会，建筑结构设计是建造一幢建筑所必须具备的重要过程，是社会文明继承和发展的结晶。它能够合理安排建筑的功能，在保证安全性的基础上考虑结构的经济性，防止盲目的不必要的浪费。但是现行设计规范侧重于强度，对温差和混凝土收缩特性等因素综合考虑不足，配筋构造量达不到要求。现浇混凝土楼面首先必须按规范满足强度要求，防止因强度不足而导致破坏。大空间现浇混凝土楼面按强度要求其板厚比较大，这导致了其挠度与裂缝都相应增大。为防止大空间砌体结构现浇板产生过大挠度和裂缝，我们必须从设计各个方面入手。11 平立面布置应力求规则建筑的
3、平面布置宜规则、对称，使得平面形状应具有良好的整体作用；建筑的立面和竖向剖面也应力求规则，避免竖向刚度及抗侧力构件的承载力突变。结构在水平向和竖向的刚度宜均匀变化，避免墙体产生过大扭矩，就是避开结构的整体抗震性能不谈也会由于现浇板与墙体的连接，扭矩必将通过连接传递到现浇板上面，在扭矩过大的情况下致使现浇板产生较大裂缝。12 控制建筑物的长高比、高宽比钢筋混凝土的线膨胀系数 =10X10-5，而普通砌体的线膨胀系数为 =05X10-5，在相同温差下，钢筋混凝土的伸缩值比砌体大一倍左右。由于构件伸缩量与温度、构件长度及材料线膨胀系数有关，当温差及墙体的刚度比较大时，墙体将限制现浇板的变形，使得现浇
4、板内部产生拉压力和扭矩，当拉压力和扭矩超过现浇板的极限强度时，就会出现裂缝。房屋长高比越大，沿纵向的温差越大，当温差达到一定的数值的时候，将使现浇板产生并扩展裂缝。同时房屋纵向越长，地基越容易产生不均匀沉降，使结构产生不利的附加应力，使得基础破坏墙体开裂，最终导致现浇板的破坏，因此建筑物的长高比不能太大。 砌体结构设计规范 GB50003-2001中表631 给出了砌体房屋伸缩缝的最大间距，规范中是针对墙体的竖向裂缝讲的，但是对于现浇板的裂缝同样适用。在房屋中出现大空间砌体结构现浇板时，应严格控制伸缩缝的最大间距。地震时，如果房屋的高宽比太小，则在宽度方向房屋的刚度相对比较小，容易在这个方向产
5、生破坏，同时容易使整个建筑产生扭转破坏，这将严重导致现浇板的开裂。 建筑抗震设计规范GB50011-2001中表 714 也给出了房屋最大高宽比的限制。13 大空间现浇板的房间布置我们知道越接近房屋顶部，墙体与现浇板的温差越大，越容易导致现浇板产生裂缝，这对于大空间砌体结构现浇板尤为明显。对于功能要求需要将大空间现浇板的房间放在房屋的底层的砌体结构在现实当中比较常见，对此我们应该加强底层墙体，防止底层墙体先丧失整体性，使得大跨度现浇板上产生应力集中，最终导致大跨度现浇板产生过大饶度和裂缝。由于这类结构属于上刚下柔的结构体系，对墙体结构的加固，我们可以参考参考文献进行处理。建筑物的阳角处由于受纵
6、、横两个方向刚度相对较大的墙体约束，限制了现浇板的自由变形，并且建筑物的阳角为结构温差较大的位置，我们也应该尽量不要将大空间现浇板布置在建筑物的阳角处。14 建筑上采取保温措施采取保温措施，控制房屋的室内外温差，也是减少墙体和现浇板的变形，控制现浇板内部产生拉压力和扭矩，减少裂缝的出现，限制裂缝的发展的一种切实有效的手段。特别是建筑的屋面，我们应该做好保温措施。对于建筑外墙的保温措施，建筑师应该结合现代建筑的适用性要求合理安排，使得保温措施能够达到一物多用的要求，防止能量的浪费；结构师也可以采用 370mm 厚外墙。15 从配筋方面入手按照混凝土结构设计规范 GB50010-2002里面饶度和
7、裂缝的公式我们可以知道，采用细而密配筋，可以提高混凝土的抗裂度，而适当提高负筋配筋率，可以提高混凝土的刚度 B 和抗裂度。结合具体情况，在相同配筋率的情况下，如果施工质量合格，采用细而密配筋方式，可提高现浇板的抗裂度。如果施工质量有怀疑，采用细而密配筋方式在施工时现浇板上部负筋容易被踩弯、踩倒，造成保护层过厚，承载力下降，混凝土表面水泥浆增多，混凝土收缩量增大，现浇板裂缝变多。这时应该采用粗而稀的配筋方式，但钢筋间距一般不超过 200mm，同时应该合理布置一些分布筋。适当提高负筋配筋率，可提高混凝土的极限拉伸应变和刚度B，减小现浇板的饶度，减少现浇板的裂缝出现量。同时在大空间现浇板的房屋阳角处
8、，由于扭矩比较大，负筋应该通长双向配置；如果不可避免将现浇板布置在房屋的顶部，由于楼面处温差大，负筋也应通长双向配置或者间隔通长双向配置。必须保证混凝土骨料的级配连续，从而控制砼表面水泥浆，减小混凝土的收缩量。采用中细砂，以提高混凝土的密实度，减小裂缝。由于裂缝主要由水泥的收缩引起的，因此混凝土水灰比应该适当，减少水泥的用量，混凝土水灰比和水泥的用量不应超过混凝土结构设计规范 GB50010-2002表 342 的规定。混凝土骨料的含泥量、含粉量不能太大，水泥的质量应该满足设计要求，为此，应该加强材料进场验收制度，所有进场材料均须抽检合格后方可使用。22 准确固定现浇板内上下层钢筋的位置如果现
9、浇板内上下层钢筋的位置没有按设计的要求放置，会引起现浇板大量出现裂缝，导致现浇板破坏。最普遍的是由于浇筑现浇板时上部负筋被踩弯、踩倒，造成保护层过厚，承载力下降，混凝土表面水泥浆增多，混凝土收缩量增大，现浇板裂缝变多。最严重的会造成现浇板的强度无法满足要求，导致破坏。因此在浇筑混凝土时必须保证钢筋间距均匀，负筋位置不变，合理布置马道，尽量少踩乃至不踩负筋。23 合理处理管线在大空间砌体结构现浇板浇筑时，埋设管线会减小现浇板的有效高度，进而导致现浇板局部产生裂缝。因此在大空间砌体结构现浇板中我们应该尽量少埋设管线，要避免管线在现浇板中交叉、集中布置，管线尽量顺着受力钢筋的方向布置，并且在管线位置
10、处应该采用钢筋网片局部加强，钢筋网为 8150，宽度为 450mm。16 加大四周圈梁的截面大空间砌体结构现浇板四周的圈梁刚度远远超过现浇板的刚度，对现浇板四周的变形具有相当的约束作用，限制其变形的发生、发展，其原理同前面 12。如果我们在现浇板中合理配置分布筋的基础上，适当加大四周圈梁的截面，在计算时，我们按四端固定考虑，可以有效限制现浇板饶度和裂缝的发展，使大空间现浇板满足人们的适用性要求。17 其它如果以上方法无法满足大空间砌体结构现浇板的饶度和裂缝要求，我们可以采用一些特殊措施迫使大空间砌体结构现浇板满足饶度和裂缝要求。比如：通过采用加预应力的方法，我们可以使现浇板不出现裂缝，减小饶度
11、；对于现浇板饶度问题，我们可以在设计中要求施工时预先起拱，以抵消使用过程中产生的饶度；采用井字梁可以减小现浇板的跨度，变大跨为小跨，对减小现浇板的裂缝和饶度也非常有效。二、从施工方面着手设计与施工的关系正如理论与实际的关系，施工是一个建筑的根本，是建造一幢建筑最关键的环节。没有了施工一切都是纸上谈兵，检验不了设计的合理性。如果不安设计的要求来施工，就不能体现出设计对于建筑在安全性、经济性上面的指导性优势。因此，对于大空间砌体结构现浇板的饶度和裂缝控制问题，我们在把好设计关的同时，必须从施工方面着手来积极控制现浇板饶度和裂缝的发展，使其在允许的范围之内。21 加强材料的配置和验收混凝土成型以后，
12、为保证水泥水化作用的正常进行，防止因为水泥在水化过程中由于缺水而导致水泥水化不完全，造成混凝土表面的无规则开裂，我们必须及时对混凝土进行养护。 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002中明确规定：对已浇筑完毕的混凝土，应在浇筑完毕后的 12h 以内对其加以覆盖和浇水；混凝土的浇水养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥搅拌的混凝土，不得少 7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土，不得少于 14d；浇水次数应能保持混凝土处于润湿状态，混凝土的养护用水应于拌制用水相同。25 其它在浇筑上层现浇板时，模板上层支撑应跟下层支撑在同一垂直位置上，这能够防止下层现
13、浇板承受过大弯矩，同时也是为了使支撑具有足够的强度、刚度和稳定性，保证上层现浇板的位置准确，从而防止在上层现浇板上产生不必要的附加应力，导致饶度与裂缝的发展。同时为了防止因为混凝土未完全硬化而导致人为破坏， 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002中亦规定“同在已浇筑的混凝土强度未达到 12N/mm 以前，不得在其上踩踏或安装模板及支架” 。由于混凝土的浇筑、振捣、抹面和二次抹压的人为误差，常常会使现浇板产生一些裂缝，而这些裂缝具有位置不固定，事后如果没有客观现实的施工记录的情况下很难作出正确客观的判断分析的性质。为此，我们应该尽量减少人为误差，采用平板振捣器振捣，两次抹压交活
14、，并保证第二次抹压必须在终凝前进行。三、工程实例分析某工程位于江苏省盐城市，现场拟建一栋 4 层娱乐城，砌体结构。建筑抗震重要性分类为丙类，设计使用年限为五十年；类场地，抗震按六度第一组设防，抗震等级为三级，建筑结构安全等级为二级，基本风压值：045KN/m2，地面粗糙度为 C 类，基本雪压值：035KN/m2。由于表层地基土有 3m 为近期填土，地质勘查未提供相关参数，我们比较条形基础与桩基础的经济性，最后认为采用桩基不但经济而且安全性高。桩基为端承摩擦桩，设计单桩极限承载力标准值估算为 310kpa。由于娱乐城功能要求，必需布置一些大空间，二层楼面局部平面布置图如图一所示，9 至 10 轴
15、与 E 至 G 轴之间布置了7000mmX6100mm 的从下至上大空间。从图中可以看出，现浇板跨度比较大，极容易产生比较大的饶度和裂缝。这里我们采用几种不同的方案，通过结构辅助设计软件中国建筑科学研究院 PKPM 工程部编写的 STAWE（多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）对其进行现浇板的饶度和裂缝验算，比较两种方案对于这种大跨度现浇板饶度和裂缝控制的优越。几种方案板厚均为 170mm，混凝土强度等级 C20，钢筋采用一级钢。几种方案比较：方案一按四端固定计算一层现浇板配筋，钢筋选用粗而稀的配筋方式。由计算可知：7000mm 跨方向边界处裂缝为0064mm，板中间为 0021mm；
16、6100mm 跨方向边界处裂缝为0123mm，板中间为 0027mm；饶度 584mm。方案二按四端固定计算一层现浇板配筋，钢筋选用细而密的配筋方式。由计算可知：7000mm 跨方向边界处裂缝 0032mm，板中间为 0015mm；6100mm跨方向边界处裂缝为 0035mm，板中间为 0016mm；饶度为185mm。方案三按四端简支计算一层现浇板配筋，钢筋选用粗而稀的配筋方式。由计算可知：7000mm 跨方向板中间裂缝为0070mm；6100mm 跨方向板中间裂缝为 0127mm；饶度为1898mm。方案四按四端简支计算一层现浇板配筋，钢筋选用细而密的配筋方式。由计算可知：7000mm 跨方
17、向板中间裂缝为0053mm；6100mm 跨方向板中间裂缝为 0076mm；饶度为600mm。方案五、六、七、八为屋面现浇板饶度与裂缝分析，与方案一、二、三、四分别对应。其饶度和裂缝均低于一层，限于篇幅，这里不再一一介绍。本房屋 2005 年 8 月建成，到目前为止这几个部位大跨度的现浇板饶度和裂缝均在规范允许的范围之内，使用性能良好。由 PKPM 计算结果可知：对于一层现浇板，加大圈梁、负筋及采用细而密的配筋方式其现浇板的饶度和裂缝都比较小；加大圈梁、负筋及采用粗而稀的配筋方式次之，按简支计算及采用细而密的配筋方式再次之，而按简支计算及采用粗而稀的配筋方式对于现浇板的饶度和裂缝控制效果最差。关于在几种方案下屋面现浇板饶度和裂缝均比一层小，现分析估计是由于屋面现浇板承受荷载比一层现浇板小，而且 PKPM 软件在计算板的饶度和裂缝时又没有考虑可能产生的温差影响而引起的。因此对于大跨度砌体结构现浇板，加大圈梁、负筋及采用细而密的配筋方式对其饶度和裂缝控制最有利。四、结 语综上所述，在砌体结构中如果由于建筑功能要求而导致形成大跨度现浇板时，我们完全可以从结构的平立面布置、建筑物的长高比、高宽比、保温措施、配筋方式、四周圈梁截面面积、材料质量、上下层钢筋位置、管线处理、养护等方面着手，综合考虑多方面因素，通过设计与施工的完美结合，使得大跨度砌体结构现浇板的饶度和裂缝获得可靠的保证。
