现浇钢筋混凝土楼(屋)面板裂缝的成因及设计中采取的措施

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摘要：钢筋混凝土结构允许带裂缝工作，在裂缝允许的范围内不会影响结构安全，但裂缝的产生对于楼板的耐久性、抗渗漏等会产生一定的影响。针对现浇钢筋混凝土楼板易出现裂缝的问题,本论文对裂缝产生的原因和裂缝的形式做了简要叙述,并尽可能详细的提出了在设计过程中进行裂缝控制的措施和建议，供工程设计人员参考。

关键词：现浇钢筋混凝土楼板；裂缝；控制措施

中图分类号：TU37文献标识码： A

1.裂缝分类

自1999年起,青海油田绝大多数楼屋面板从预应力空心板转化为现浇混凝土板。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,但是楼板上产生的裂缝由预制混凝土板的规则的板缝裂缝变为现浇钢筋混凝土楼板的非规则裂缝，楼板不规则裂缝比预应力空心板明显得多。通过对青海油田矿区建筑单体楼板裂缝的分析，从裂缝产生的原因及形式做如下分类。

1.1裂缝种类，从产生原因上分，主要有以下几种：

1.1.1结构性裂缝

混凝土结构在外部荷载作用下产生的裂缝，如外加荷载引起的裂缝，基础沉降引起的裂缝等。在实际工程中，因为此类原因产生的裂缝比较少，据不完全统计约占10%左右。

1.1.2 环境影响变形裂缝

指混凝土受到外部环境的影响（如气温、水化热、太阳辐射）和自身材料的特性而发生的变形。我们经常遇到的收缩裂缝（如干燥收缩裂缝、温度收缩裂缝、水化收缩裂缝、碳化收缩裂缝等）以及塑性裂缝、碱骨料反应等均属于此类裂缝。此类裂缝经常遇到，约占工程裂缝的80%以上。

1.2裂缝的种类，从形式上看，主要有以下几种：

1.2.1 楼屋面板四角的45 裂缝

此类裂缝在楼（屋）面板中最为常见，由多种因素造成，如温度、双向收缩等原因。

1.2.2 纵横向裂缝

该裂缝一般在跨中底部和板顶位于端部的位置，电线管敷设处；

1.2.3 不规则裂缝

该裂缝出现部位及形状无规则，或散状或龟裂状；

2.减少裂缝的设计措施

由于楼（屋）面板的边界约束条件非常复杂，混凝土收缩应力和温度应力的理论计算现在并未彻底解决；混凝土属于非匀质材料，受拉性能差；而且施工质量远达不到设计时的理想状态。因此在工程设计中，综合考虑各种因素，采取适当的加强措施，以求尽量减小现浇板开裂的可能性。

2.1 合理控制楼（屋）面板的建筑材料

2.1.1 楼板的混凝土强度等级宜为C25～C30。《混凝土结构设计规范》第3.5.3条规定，设计使用年限为50年的结构混凝土，在一类环境时其最低混凝土强度等级为C20，如设计采用C20，施工质量稍有不慎，混凝土强度等级达不到C20，就不满足规定了，因此建议最低混凝土强度等级宜取C25；在二类环境时，其最低混凝土强度等级为C25，屋面及卫生间宜列为二类环境，其混凝土强度等级宜为C25。混凝土强度等级越高，水泥用量也越多就越容易开裂。建议：楼（屋）面板的普通混凝土强度等级最高不宜高于C35。

2.1.2受力钢筋宜采用HRB400级钢筋，而不宜采用HPB300级钢筋（因为HPB300级圆钢筋与混凝土的握裹力不及HRB400级变形钢筋）。当受力钢筋直径≥12mm时更应采用HRB400级钢筋。而现在在施工图中经常看到板中配置直径12甚至14的HPB300级钢筋，这无论从经济和安全上都不是很合适的，尤其是对于较厚的板，按构造配筋时，用HRB400级钢筋明显的比HPB300级钢筋要省得多。

2.2合理选取楼（屋）面板荷载

楼(屋)面板荷载取值要考虑诸多因素，切忌取值偏小。非上人屋面活载取0.5kN/m2太小，因为可能满足不了施工荷载的要求，《建筑结构荷载规范 GB 50009》表5.3.1注1规定：“不上人的屋面，当施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用”，建议取值不小于2.0kN/m2。因为施工时屋面会较大面积的堆载。对于恒载，如找坡层采用珍珠岩，要考虑珍珠岩吸水后重量会增大很多，对于珍珠岩的密度要充分考虑这一因素。不要漏掉板底抹灰或吊顶重量;对于有中央空调、防排烟、喷淋系统的建筑物走廊，还要适当考虑管网的重量。对于楼面荷载，取值不要太理想化，尤其是有轻集料垫层的楼面，对于轻集料的的取值更应有所余量， 因为在实际施工时，有时买不到轻集料，施工单位就用塑性砂浆代替。

2.3 合理选取楼（屋）面板厚度

2.3.1 适当增加楼板厚度，对于单向板板厚宜取h≥L/30,对于双向板板厚宜取 h≥L/40(L为双向板短向跨度）, 一般板跨越大，板厚取上限值。建议一般楼板不管跨度多小（包括厨房、卫生间、阳台等楼板）及楼梯平台板厚度应取h≥100mm，屋面板厚度宜取≥120mm。

2.3.2双向板注意楼板有效高度的取值，双向板短向有效高度与长向有效高度是不同的，两者相差短向受力筋的直径d。有的设计人员对此问题未加注意，而将两个方向的h0都取为h -（15+d/2），这样长向受力钢筋偏小10%左右。现在使用的PKPM关于现浇板的计算程序也是如此，这使另一向的配筋量偏小，设计人员务必注意。

2.4 合理选取楼（屋）面板配筋

2.4.1适当提高楼板配筋率，不论何种钢筋其最小配筋百分率宜取0.25和0.45ft/fy中的较大值。单向板的计算跨度的负筋、下部钢筋按计算结果配置，另向的负筋，下部钢筋不应只按分布筋配置，《混凝土设计规范》规定按ρmin =0.15％配筋，这是由于该向并非完全不受力，配置一定量的钢筋对预防板在该向的开裂有着重要的作用，对于屋面板及露天构件建议不小于配筋率且不宜小于0.3％，配筋率对于减小楼板裂缝起了至关重要的作用，这一方面应该认真对待。同时也要注意混凝土强度对配筋率的影响，比如C25混凝土，板厚100mm，配筋ф8＠200就不满足最小配筋率要求；又如C30混凝土，板厚120mm，配筋ф8＠150也不满足最小配筋率要求。

2.4.2对于一般的楼（屋）面板，钢筋(包括受力钢筋和分布钢筋)间距不宜大于150mm，在配筋面积一定的情况下，选择小直径密间距对抗裂更有利。所以对于软件计算出的钢筋，应本着这一原则人工调整。当板厚为150~200，宜取不大于200mm的间距。

2.4.3屋面板、底框的过渡层楼板、地下室顶板、卫生间楼板、厨房楼板、阳台板宜采用双层双向配筋。《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.6.3条规定：屋面板“宜采用双层双向配筋”，建议多层房屋也宜执行该条规定，关于板表面（包括悬挑雨蓬、悬挑阳台板板底未配筋表面）防裂问题：《混凝土结构设计规范》（GB50010）第9.1.8条已有明确规定，除钢筋间距宜取150～200mm外，应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋，沿纵、横两个方向的配筋率均不宜小于0.1％。但多数设计人员对此问题并未引起重视。建议：一般板负筋按分离式配筋时，无负筋区均宜加防裂钢筋网与负筋搭接300mm（符合搭接长度即可），钢筋直径不宜小于φ8，钢筋间距不宜大于200mm，并注意其配筋率单向不宜小于0.1％。

2.4.4在阳角、阴角板块及较大板块的四角部位板上、下侧增设与对角线平行的φ8～φ10＠100钢筋，其范围为L/4～L/3（L为板短向计算跨度）,上侧钢筋放在负筋上面（由于上有建筑面层，不必担心该钢筋的锈蚀）,下侧钢筋放在板下部钢筋下面（也不必担心该钢筋的锈蚀，因为此钢筋并非板的受力钢筋，而板底也有抹灰层）,可以较为有效防止楼板四角部位出现45裂缝。

2.5合理选用楼（屋）面板计算参数。

2.5.1现在结构计算大都借助软件，目前国内使用最广的就是中建院开发的PKPM系列软件，使用此软件时计算参数一定要正确合理的选取。计算板的方法有两种选择：一种是按塑性方法分析计算，一种是按按弹性方法分析计算。建议按弹性方法分析计算，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定，钢筋混凝土板主张:可“采用线弹性分析方法”，“宜采用考虑塑性内力重分布的分析方法”，“可采用塑性铰线法或条带法等塑性极限分析方法”。但由于按塑性分析方法设计的构件更容易开裂，尤其是支座位置。从裂缝的角度考虑，建议现浇钢筋混凝土楼板按弹性方法分析计算。

2.5.2无论采用何种方法计算板，具体计算时又有两种选择：连扳计算和自动计算，对于此两种方式，一种是支座弯矩平均，一种是支座弯矩不平均，建议采用自动计算，否则对于较大的板跨偏于不安全，尤其是两侧板跨相差较大时。

2.5.3计算软件中，沿建筑周边板边支座的约束有两种，一种是固结考虑，一种是按铰接考虑。对于框架结构、框剪结构、剪力墙等混凝土结构中，负筋应按嵌固计算，不应按简支端计算而按构造配筋，由于框架梁（包括边框架梁）、连梁、剪力墙对板有较大的嵌固作用，仅按构造配置负筋，支座板面有开裂可能。对砌体结构，由于圈梁及砌体对板同样也有嵌固作用，建议板边支座也按嵌固计算，只有当现浇板的支承构件为砌体（没有圈梁或圈梁截面较小，如高度不大于180）且在支座处的板面上没有砌体或仅有较矮的女儿墙时，才可按简支计算。如果支座设定为简支边，仅按构造要求配置负筋，支座处出现裂缝的可能性较大。同样作为周边板约束也不可能是绝对的固结，而是处于铰接与固结之间，所以对于边板跨中弯矩应适当加大，建议加大1.5倍左右，以保证跨中受力（如果确实没有此方面的经验，建议按两种假定计算取包络值）。

2.5.4四边嵌固的双向板或单向板的下部钢筋应按计算结果增大1.2～1.5倍配筋，这是由于双向板的计算跨中弯距比支座弯距小很多，而实际施工时施工水平很难保证负筋的正确位置，一般负筋的混凝土保护层厚度都可能偏大，即相当于支座弯距调幅，因此下部钢筋应适当增大以保证安全。

3.结束语

楼（屋）面板裂缝问题是建筑工程类工程人员面对的一个大问题，裂缝的产生受多种因素的影响。从设计人员的角度考虑，应重点关注上述的内容，对于控制荷载作用下的受力裂缝，通过裂缝计算，控制裂缝限值，从设计上较大程度的减小裂缝的产生。

参考文献：

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[4]孙跃生 仲朝明 谷政学 丁宁.混凝土裂缝控制中材料的选择. 化学工业出版社 2009