建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题

建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题

罗祥浩

广州市乾山混凝土有限公司510388

摘要：针对现浇钢筋混凝土楼板易出现裂缝的问题,从建筑结构设计方面对产生裂缝的各种因素进行了探讨,并提出了在设计过程中进行裂缝控制的建议和方法。

关键词：现浇钢筋混凝土楼板；裂缝；建筑设计；结构设计

近年来，随着住宅建设的快速发展，不论是砖混结构还是框架结构，现浇钢筋混凝土楼板开裂现象不断增加，虽然楼板裂缝并不影响结构的安全性能，但对房屋的使用功能和耐久性有一定的影响，并且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，成为投诉热点，因此，本文从建筑结构设计的角度对现浇钢筋混凝土楼板裂缝的产生原因和控制措施进行分析探讨。

1.楼板裂缝种类

（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。

（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: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。

（3）构造裂缝

PVC管处混凝土厚度减薄,容易出现裂缝。

（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

（1）45°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）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。

（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0.2～0.3mm左右。这种裂缝仅在楼板表面出现,板底无裂缝。

（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有设计原因、施工原因、材料原因,本文仅从设计方面进行探讨。随着经济的快速发展、建设任务增加迅猛,勘察设计队伍亦在迅速扩大,住宅工程相当一部分是由乙级和丙级设计单位承担。住宅设计单位低资质,或由于设计市场管理的不到位,造成低资格设计人员挂靠设计,而挂靠单位收取一定比例管理费后,就盲目盖章、签字,根本不对图纸的结构安全、合理性、完整性等认真审核。结果是一部分住宅工程勘察设计质量低下,问题较多。另一个原因是,一些住宅开发商任意压价,片面降低勘察设计费,以收费最低为主要条件选择勘察设计单位,同时又不讲合理设计时间,限期开工,逼迫提前出图,造成施工图设计深度不够,问题必然较多。

（1）建筑设计方面原因

斜屋面、露台、外墙节能保温措施不够

一年之内气温变化较大,夏季与冬季温差很大,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。

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。

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。

（2）结构设计方面原因

近代国际上结构的设计原则是,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。目前人们对第一极限状态已给于足够重视并严格执行,而对第二种极限状态却经常被忽视。

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。

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）建筑设计控制措施

屋面与外墙采取保温措施按照国外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。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《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》要求,彻底解决温度应力对屋面和墙体的破坏。

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。

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。

（4）结构设计控制措施

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。

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。

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。

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。

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。

结语；现浇钢筋混凝土楼板裂缝是工程常见的质量通病,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,才能从设计角度大大减少现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的可能。

参考文献；

（1）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_陈泋

（2）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_陈云杰

（3）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_黄岩松

（4）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_刘健

（5）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_孟光强

（6）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_谢迈增

（7）从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题_周文勇