摘要： 針對現澆鋼筋混凝土樓板易出現裂縫的問(wèn)題，從建筑結構設計方面對產(chǎn)生裂縫的各種因素進(jìn)行了探討，并提出了在設計過(guò)程中進(jìn)行裂縫控制的建議和方法。

　　關(guān)鍵詞： 現澆鋼筋混凝土樓板 裂縫 建筑設計 結構設計

　　前言

　　自2001年起，蘇州市從預制多孔板體系轉化為商品混凝土現澆板體系�，F澆鋼筋混凝土樓板在結構安全和使用功能方面比預制板優(yōu)越得多，但是樓板裂縫不斷增加。大多數消費者對樓板裂縫缺乏必要常識，統視裂縫為有害，擔心樓板裂縫會(huì )引起建筑物倒塌，反應極為敏感，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亦逐年增長(cháng)。

　　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　結構裂縫

　　雖然現澆樓板承載力均能滿(mǎn)足設計要求，但由于預制多孔板改為現澆板后，墻體剛度相對增大，樓板剛度相對減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處。往往容易產(chǎn)生一些結構性裂縫。例如：墻角應力集中處的45°斜裂縫，板端負彎矩較大處的板面裂縫等。

　　1.3　構造裂縫

　　PVC管處混凝土厚度減薄，容易出現裂縫。

　　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

　　該裂縫一般出現在跨中、負彎距鋼筋端部、PVC電線(xiàn)暗管敷埋處。

　　2.3　長(cháng)裂縫

　　一部分房間預埋PVC電線(xiàn)管的板面上出現裂縫，裂縫寬度達0.2mm～0.3mm左右。這種裂縫僅在樓板表面出現，板底無(wú)裂縫。

　　2.4　不規則裂縫

　　裂縫出現部位形狀無(wú)規則，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　從設計方面分析裂縫及控制方法

　　造成現澆鋼筋混凝土樓板開(kāi)裂有設計原因、施工原因、材料原因，本文僅從設計方面進(jìn)行探討。隨著(zhù)蘇州市經(jīng)濟的快速發(fā)展、建設任務(wù)增加迅猛，勘察設計隊伍亦在迅速擴大，蘇州市住宅工程相當一部分是由乙級和丙級設計單位承擔。住宅設計單位低資質(zhì)，或由于設計市場(chǎng)管理的不到位，造成低資格設計人員掛靠設計，而掛靠單位收取一定比例管理費后，就盲目蓋章、簽字，根本不對圖紙的結構安全、合理性、完整性等認真審核。結果是一部分住宅工程勘察設計質(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)，片面降低勘察設計費，以收費最低為主要條件選擇勘察設計單位，同時(shí)又不講合理設計時(shí)間，限期開(kāi)工，逼迫提前出圖，造成施工圖設計深度不夠，問(wèn)題必然較多。

　　3.1　建筑設計方面原因

　　3.1.1　斜屋面、露臺、外墻節能保溫措施不夠

　　蘇州市一年之內氣溫變化較大，夏季最高溫度可達40℃以上，冬季溫度最低可達-4℃～-7℃，由于夏天室外墻體溫度高于室內溫度，結構外墻面在高溫下發(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)的裂縫計算公式有：

　　連續式約束條件下樓板、長(cháng)板、剪力墻、大底板等最大約束應力計算公式：

　　σ＊xmax＝－EaT1－1chβL2H（t，τ） （1）

　　或按時(shí)間增量的計算公式：

　　σ＊xmax＝∑ni＝1Δσi＝-a1－u∑ni＝11－1chβiL2ΔTiεi （t）H（t，τ） （2）

　　當應力超過(guò)混凝土的抗拉強度時(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、氣溫差及收縮當量溫差。同號疊加，異號取差，由此可見(jiàn)，夏天炎熱季節澆筑混凝土到秋冬冷縮都是疊加的，拉應力較大；

　　H（t，τ）-松弛系數。在保溫保濕養護條件下（緩慢降溫即緩慢收縮），松弛系數取0.3或0.5，當寒潮襲擊或激烈干燥時(shí)，松弛系數取0.8，應力接近彈性應力，容易開(kāi)裂；

　　T＝T1+T2+T3（T1為水化熱溫差、T2為氣溫差、T3為收縮當量差，取代數和）；

　　εp-混凝土的極限拉伸。級配不良，養護不佳，取0.5×10-4～0.8×10-4；正常級配，一般養護，取1.0×10-4～1.5×10-4；級配良好，養護優(yōu)良，取2×10-4；配筋合理（細一些，密一些），可提高極限拉伸20%～40%.構造配筋宜為0.3%～0.5%；

　　H-均拉層厚度（強約束區）；

　　E-混凝土彈性模量；

　　Cx-水平約束系數；

　　ch、arcch-雙曲余弦及雙曲余弦反函數；

　　a-線(xiàn)膨脹系數，一般情況εp≤｜aT｜，當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)驗系數；

　　Cx-約束系數。

　　3.1.2　住宅長(cháng)度超長(cháng)

　　住宅平面超長(cháng)，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(cháng)度而言，結構長(cháng)度與應力呈非線(xiàn)性關(guān)系，如結構長(cháng)度小于規范要求，結構內力影響很小。

　　3.1.3　平面形狀

　　當住宅臥室沿長(cháng)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　結構設計方面原因

　　3.2.1　近代國際上結構的設計原則是，整個(gè)建筑結構的功能必須滿(mǎn)足兩種狀態(tài)的要求：①承載力極限狀態(tài)，以保證結構不產(chǎn)生破壞，不失去平衡，不產(chǎn)生破壞時(shí)過(guò)大變形，不失去穩定。②正常使用極限狀態(tài)，以確保結構不產(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)。目前人們對第一極限狀態(tài)已給于足夠重視并嚴格執行，而對第二種極限狀態(tài)卻經(jīng)常被忽視。

　　3.2.2　從鋼筋混凝土現澆樓板各種受力體系分析，無(wú)論是按單向板設計還是按雙向板設計，是單跨還是多跨連續板設計；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，受力狀態(tài)考慮都是局限于樓板平面的應力變化（按彎矩配置抵抗正、負彎矩的受力鋼筋）、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)生的應力。在樓板受力體系分析時(shí)，對于現澆結構構件之間在三維空間中如何分配內力、協(xié)調變形，根本沒(méi)有考慮。

　　3.2.3　目前不少設計人員只按單向板計算方法來(lái)設計配置樓板鋼筋，支座處僅設置分離式負彎矩鋼筋。由于計算受力與實(shí)際受力情況不符，單向高強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。部分設計人員對構造配筋，放射筋設置不重視或不合理，薄弱環(huán)節無(wú)加強筋。

　　3.2.4　 結構設計對板內布線(xiàn)引起裂縫的構造考慮不夠。住宅電器、電信快速發(fā)展的今日，現澆樓板內暗敷PVC電線(xiàn)管越來(lái)越多，甚至有些部位三根交錯疊放，兩根管交錯疊放更為普遍。PVC管錯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　對開(kāi)口樓板，特別是開(kāi)洞口比較大的雙向板，設計時(shí)往往只考慮樓板在豎向荷載作用下的洞口四周加強配筋。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應力集中現象，開(kāi)洞板易發(fā)生翹曲。

　　3.3　建筑設計控制措施

　　3.3.1　屋面與外墻采取保溫措施按照國外建筑設計常規的做法，屋面設保溫隔熱層，使屋面的傳熱系數≤1.0W／m2·K；外墻外表面或內表面相應設置保溫隔熱層，同時(shí)外墻面宜采用淺色裝飾材料，增強熱反射，減少對日照熱量吸收。根據蘇州的具體情況，屋面和外墻的保溫設計應通過(guò)熱工計算，在不同季節均應能達到《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》和《江蘇省民用建筑熱環(huán)境與節能設計標準》要求，徹底解決溫度應力對屋面和墻體的破壞。

　　3.3.2　適當控制建筑物長(cháng)度根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）和《砌體結構設計規范》（GB50003-2001），為避免結構由于溫度收縮應力引起的開(kāi)裂，宜采取設置伸縮縫，伸縮縫間距為30m～50m.多層住宅建筑控制長(cháng)度建議不大于50m，高層應控制在45m以?xún)�。如果超過(guò)此長(cháng)度，應設置伸縮縫。超長(cháng)量不大時(shí)，可采用設置后澆帶的方法，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則，避免平面形狀突變。當樓板平面形狀不規則時(shí)，宜設置梁使之形成較規則平面。當平面有凹口時(shí)，凹口周邊樓板的配筋宜適當加強。

　　3.4　結構設計控制措施

　　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，結構抗力取決于混凝土的抗拉性能，當抗拉應力超過(guò)設計強度時(shí)，應驗算裂縫間距，再根據裂縫間距驗算裂縫寬度。

　　3.4.2　現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)臺板最小厚度不小于90mm）。有交叉管線(xiàn)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。分布鋼筋與構造鋼筋宜采用變形鋼筋來(lái)增加與現澆混凝土的握裹力，對控制樓板裂縫的效果較好。

　　3.4.4　設計時(shí)注意構造鋼筋的布置十分重要，它對構造抗裂影響很大。對連續板不宜采用分離式配筋，應采用上、下兩層連續式配筋；洞口處配加強筋；對混凝土梁的腰部增配構造筋，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)，應設置雙層雙向鋼筋，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.跨度＜3.9m的現澆樓板上面負彎矩鋼筋應一隔一拉通。外墻轉角處應設置放射鋼筋，配筋范圍應大于板跨的1／3，且長(cháng)度不小于2.0m，每一轉角處放射鋼筋數量不少于7根，鋼筋間距不宜大于100mm.

　　3.4.6　現澆樓板的混凝土強度等級不宜大于C30，特殊情況須采用高強度等級混凝土或高強度等級水泥時(shí)，要考慮采用低水化熱的水泥和加強澆水養護，便于混凝土凝固時(shí)的水化熱釋放。

　　3.4.7　在預埋PVC電線(xiàn)管時(shí)，必須有一定的措施，PVC管要有支架固定，嚴禁兩根管線(xiàn)交叉疊放，確須交叉時(shí)應采用專(zhuān)門(mén)設計的塑料接線(xiàn)盒，以防止塑料管在管線(xiàn)交叉對混凝土厚度削弱過(guò)多。在預埋電線(xiàn)管上部應配置鋼筋網(wǎng)片，（4＠100mm寬度600mm）。若用鐵管作為預埋管時(shí)，宜采用內壁涂塑黑鐵管，一方面既能保證黑鐵管（不鍍鋅鋼管）與混凝土的粘結力，同時(shí)也有利于穿線(xiàn)和不影響混凝土的計算高度。

　　3.4.8　后澆帶處理

　�。�1）后澆帶應設置在對結構受力影響較小部位，一般應從梁、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(cháng)度應不低于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，后澆帶澆筑時(shí)間應在主體封頂以后，方可有效地釋放沉降的應力。

　�。�4）后澆帶中垃圾應清理干凈，接縫應密實(shí)，新老混凝土界面用1：1水泥砂漿接漿。后澆帶混凝土強度等級比原混凝土強度等級提高一級，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結語(yǔ)

　　現澆鋼筋混凝土樓板裂縫是工程常見(jiàn)的質(zhì)量通病，只有在設計過(guò)程中針對各影響因素考慮全面、細致，嚴格遵守設計規范，才能大大減少現澆鋼筋混凝土樓板產(chǎn)生裂縫的可能。