导读：现浇钢筋混凝土楼板在结构安全和使用功能方面比预制板优越得多,但是楼板裂缝不断增加。大多数消费者对楼板裂缝缺乏必要常识,统视裂缝为有害,担心楼板裂缝会引起建筑物倒塌,反应极为敏感,近年来成为投诉热点,开发商和承包商为此的花费亦逐年增长。3.2.4结构设计对板内布线引起裂缝的构造考虑不够。3.3.1屋面与外墙采取保温措施按照建筑设计常规的做法,屋面设保温隔热层,使屋面的传热系数≤1.0W/m2·K。
关键词：现浇钢筋混凝土楼板，裂缝，建筑设计，结构设计
前言
自2000年前后,GB50011-2001《建筑抗震设计规范》开始全面应用，从抗震角度出发，以前预制多孔板体系就基本转化为商品混凝土现浇板体系。现浇钢筋混凝土楼板在结构安全和使用功能方面比预制板优越得多,但是楼板裂缝不断增加。大多数消费者对楼板裂缝缺乏必要常识,统视裂缝为有害,担心楼板裂缝会引起建筑物倒塌,反应极为敏感,近年来成为投诉热点,开发商和承包商为此的花费亦逐年增长。以下结合我们在安徽六安住宅小区中碰到的一些实际情况，从设计的角度，进行一些分析讨论。
1楼板裂缝种类
1.1 温差裂缝
由于温度变化,混凝土热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般集中在东西单元的房间、屋面层和上部楼层的楼板。
1.2 结构裂缝
虽然现浇楼板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处。往往容易产生一些结构性裂缝。例如:在墙角应力集中处的45°斜裂缝,板端负弯矩较大处的板面裂缝等。
1.3 构造裂缝
暗敷的PVC电线暗管处混凝土厚度减薄,容易出现裂缝。
1.4 收缩裂缝
混凝土在塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩、失水收缩过程中易形成各种收缩裂缝。
2 楼板裂缝形式
2.145°斜裂缝
该裂缝常出现在墙角,特别是房屋东西两端房间,呈45°状。
2.2 纵横向裂缝
该裂缝一般出现在跨中、负弯距钢筋端部、PVC电线暗管敷埋处。
2.3 长裂缝
一部分房间预埋PVC电线管的板面上出现裂缝,裂缝宽度达0.2mm～0.3mm左右。这种裂缝仅在楼板表面出现,板底无裂缝。
2.4 不规则裂缝
裂缝出现部位形状无规则,或散状或龟裂状。一般发生在房屋东西两单元、阁楼顶层部位。
3 从设计方面分析裂缝及控制方法
造成现浇钢筋混凝土楼板开裂的原因很复杂，有设计原因、施工原因、材料原因等这些客观原因,也有一些来自于其他方方面面的原因，例如工期紧等。本文仅从设计方面进行探讨。
3.1 建筑设计方面原因
3.1.1 斜屋面、露台、外墙节能保温措施不够
六安市一年之内气温变化较大,夏季最高温度可达40℃以上,冬季温度最低可达-4℃～-7℃,由于夏天室外墙体温度高于室内温度,结构外墙面在高温下发生受热膨胀,如果未采取保温措施,在纵横两外墙面的变形对楼板产生牵拉作用下,东西单元的卧室楼板被外墙向外拉伸就容易引起裂缝。同样,屋面如果未设保温层,顶层楼板会因热胀冷缩而引起开裂。
目前与温度有关的裂缝计算公式有:
连续式约束条件下楼板、长板、剪力墙、大底板等最大约束应力计算公式:
σ*xmax=-EaT1-1chβL2H(t，τ)(1)
或按时间增量的计算公式:
σ*xmax=∑ni=1Δσi=-a1-u∑ni=11-1chβiL2ΔTiεi(t)H(t，τ)(2)
当应力超过混凝土的抗拉强度时,可求出裂缝间距:
Lmax=2EHCxarcchaTaT-εp(3)
L=1.5EHCxarcchaTaT-εp(4)
Lmin=12Lmax(5)
式中,T-包含水化热、气温差及收缩当量温差。同号叠加,异号取差,由此可见,夏天炎热季节浇筑混凝土到秋冬冷缩都是叠加的,拉应力较大;
H(t,τ)-松弛系数。在保温保湿养护条件下(缓慢降温即缓慢收缩),松弛系数取0.3或0.5,当寒潮袭击或激烈干燥时,松弛系数取0.8,应力接近弹性应力,容易开裂;
T=T1+T2+T3(T1为水化热温差、T2为气温差、T3为收缩当量差,取代数和);
εp-混凝土的极限拉伸。级配不良,养护不佳,取0.5×10-4～0.8×10-4;正常级配,一般养护,取1.0×10-4～1.5×10-4;级配良好,养护优良,取2×10-4;配筋合理(细一些,密一些),可提高极限拉伸20%～40%。构造配筋宜为0.3%～0.5%;
H-均拉层厚度(强约束区);
E-混凝土弹性模量;
Cx-水平约束系数;
ch、arcch-双曲余弦及双曲余弦反函数;
a-线膨胀系数,一般情况εp≤|aT|,当εp≥|aT|时取εp=|aT|,[L]→∞。
裂缝开展宽度:
δf=2ψEHCxaTthβL2(6)
δfmax=2ψEHCxaTthβLmax2(7)
δf=2ψEHCxaTthβLmin2(8)
β=CxEH(9)
式中,ψ-裂缝宽度经验系数;
Cx-约束系数。
3.1.2 住宅长度超长
住宅平面超长,由于温差和材料变形,会造成墙体和楼板横向开裂。仅就长度而言,结构长度与应力呈非线性关系,如结构长度小于规范要求,结构内力影响很小。
3.1.3 平面形状
当住宅卧室沿长度、宽度方向尺寸变化,由于楼板刚度不一致,会产生不相同变形,引起薄弱部位开裂。
3.2 结构设计方面原因
3.2.1 我国现行规范的设计原则是,整个建筑结构的功能必须满足两种状态的要求:①承载力极限状态,以保证结构不产生破坏,不失去平衡,不产生破坏时过大变形,不失去稳定。②正常使用极限状态,以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动及其它影响使用的极限状态。目前人们对承载能力极限状态已给于足够重视并严格执行,而对正常使用极限状态有时容易被忽视。
3.2.2 从钢筋混凝土现浇楼板各种受力体系分析,无论是按单向板设计还是按双向板设计,是单跨还是多跨连续板设计;无论是板端支承在砖墙上还是支承在过梁或剪力墙内,受力状态考虑都是局限于楼板平面的应力变化(按弯矩配置抵抗正、负弯矩的受力钢筋)、板平面的受剪变形。即使是考虑板端嵌固端节点产生弯矩,也只是考虑板平面弯曲或屈曲所产生的应力。在楼板受力体系分析时,对于现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形,根本没有考虑。
3.2.3 目前不少设计人员只按单向板计算方法来设计配置楼板钢筋,支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算受力与实际受力情况不符,单向高强钢筋或粗钢筋使混凝土楼面抗拉能力不均,局部较弱处易产生裂缝。部分设计人员对构造配筋,放射筋设置不重视或不合理,薄弱环节无加强筋。
3.2.4 结构设计对板内布线引起裂缝的构造考虑不够。住宅电器、电信快速发展的今日,现浇楼板内暗敷PVC电线管越来越多,甚至有些部位三根交错叠放,两根管交错叠放更为普遍。PVC管错叠处板的抗弯高度大大降低,从而减弱了板的抗弯性能。
3.2.5 对开口楼板,特别是开洞口比较大的双向板,设计时往往只考虑楼板在竖向荷载作用下的洞口四周加强配筋。由于纵向的受力钢筋被切断,而忽视了板与墙体或板与梁的变形协调问题。这时如墙或梁的刚度较大,板的孔边凹角处未必出现应力集中现象,开洞板易发生翘曲。
3.3 建筑设计控制措施
3.3.1 屋面与外墙采取保温措施按照建筑设计常规的做法,屋面设保温隔热层,使屋面的传热系数≤1.0W/m2·K;外墙外表面或内表面相应设置保温隔热层,同时外墙面宜采用浅色装饰材料,增强热反射,减少对日照热量吸收。根据具体情况,屋面和外墙的保温设计应通过热工计算,在不同季节均应能达到国家规范的要求,并结合当地的实际经验，彻底解决温度应力对屋面和墙体的破坏。
3.3.2 适当控制建筑物长度根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,宜采取设置伸缩缝,伸缩缝间距为30m～50m。多层住宅建筑控制长度建议不大于50m,高层应控制在45m以内。如果超过此长度,应设置伸缩缝。超长量不大时,可采用设置后浇带的方法,以减少混凝土楼板收缩开裂。
3.3.3 住宅平面形状控制住宅平面宜规则,避免平面形状突变。当楼板平面形状不规则时,宜设置梁使之形成较规则平面。当平面有凹口时,凹口周边楼板的配筋宜适当加强。
3.4 结构设计控制措施
3.4.1 工程裂缝产生的主要原因是混凝土的变形。如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等,此类因变形引起的裂缝几乎占到全部裂缝的80%以上。在变形作用下,结构抗力取决于混凝土的抗拉性能,当抗拉应力超过设计强度时,应验算裂缝间距,再根据裂缝间距验算裂缝宽度。
3.4.2 现浇板板厚宜控制在跨度的1/30,最小板厚不宜小于110mm(厨房、浴厕、阳台板最小厚度不小于90mm)。有交叉管线时板厚不宜小于120mm。
3.4.3 楼板宜采用热轧带肋钢筋以增加其握裹力,不宜采用光圆钢筋。分布钢筋与构造钢筋宜采用变形钢筋来增加与现浇混凝土的握裹力,对控制楼板裂缝的效果较好。
3.4.4 设计时注意构造钢筋的布置十分重要,它对构造抗裂影响很大。对连续板不宜采用分离式配筋,应采用上、下两层连续式配筋;洞口处配加强筋;对混凝土梁的腰部增配构造筋,其直径为8mm～14mm,间距约200mm。
3.4.5 屋面层阳角处、东西单元房间和跨度≥3.9m时,应设置双层双向钢筋,阳角处钢筋间距不宜大于100mm,跨度≥3.9m的楼板钢筋间距不宜大于150mm。跨度<3.9m的现浇楼板上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。外墙转角处应设置放射钢筋,配筋范围应大于板跨的1/3,且长度不小于2.0m,每一转角处放射钢筋数量不少于7根,钢筋间距不宜大于100mm。
3.4.6 现浇楼板的混凝土强度等级不宜大于C30,特殊情况须采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时,要考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护,便于混凝土凝固时的水化热释放。
3.4.7 在预埋PVC电线管时,必须有一定的措施,PVC管要有支架固定,严禁两根管线交叉叠放,确须交叉时应采用专门设计的塑料接线盒,以防止塑料管在管线交叉对混凝土厚度削弱过多。在预埋电线管上部应配置钢筋网片,(4@100mm宽度600mm)。若用铁管作为预埋管时,宜采用内壁涂塑黑铁管,一方面既能保证黑铁管(不镀锌钢管)与混凝土的粘结力,同时也有利于穿线和不影响混凝土的计算高度。
3.4.8 后浇带处理
(1)后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的1/3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。
(2)后浇带宽度为700mm～1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于45d,且同一截面受力筋搭接不超过50%。梁、板主筋不宜断开,使其保持一定联系性。
(3)后浇带浇筑时间不宜过早,以能将混凝土总降温及收缩变形完成一半以上时间为佳。从目前混凝土的收缩量来看,估计3～6月方能取得明显效果,最短不少于45天。
(4)后浇带中垃圾应清理干净,接缝应密实,新老混凝土界面用1:1水泥砂浆接浆。后浇带混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
(5)后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
4结语
现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,对于结构设计人员来讲，也是实际工作中经常碰到的非常棘手的问题，只有在设计过程中针对各影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计规范,才能大大减少现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的可能。