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明珠监理|混凝土结构抗裂构造

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发布日期:2024-02-27 08:50:27【

商品混凝土抗压强度高,抗拉强度低,一般只有抗压强度的1/8-1/20。抗拉强度不够,是导致商品混凝土开裂的主要原因。引起商品混凝土结构产生拉应力的原因很多,除荷载作用外,商品混凝土的收缩,温度的变化,结构的不均匀沉降等,均会产生拉应力,从而引起商品混凝土的开裂。针对商品混凝土的收缩,温度变化等原因,从结构平面布置,商品混凝土构件厚度,商品混凝土强度等级选用和配筋构造等四个方面,简述结构设计和构造措施针对商品混凝土结构裂缝的控制技术。

1 结构平面布置

(1)建筑平面宜规则,避免平面形状突变。当平面有凹口时,凹口处外横墙宜与内横墙拉通对齐,并宜在凹口处边缘设置拉梁,其截面及配筋不宜太小;凹口周边楼板宜适当加厚并加强配筋,宜考虑该处楼板负筋拉通,使其能抵抗在此处集中的温度应力及商品混凝土收缩应力。

(2)对于连续长度较长的外墙,建筑上可以考虑设置大的落地门窗和八角窗,以减小墙端部温差应力,避免楼板切角裂缝的产生。转角窗处楼板宜加设暗梁,配筋构造如图1所示。

(3)当房屋长度大于60m时,可在房屋中部设置后浇带,以减小商品混凝土收缩应力及温差应力的影响。后浇带内的钢筋可不截断。后浇带的商品混凝土强度等级宜较其两侧商品混凝土高一个等级,并应采用补偿收缩商品混凝土进行浇筑,其湿养护时间不少于14d。为解决高层建筑与群房间沉降差异过大而设置的“沉降后浇带”,应在相邻两侧的结构满足设计允许的沉降差异值后,方可浇筑后浇带内的商品混凝土。后浇带的宽度以800~1000mm为宜。

(4)对于外露的现浇钢筋商品混凝土女儿墙、挂板、栏板、檐口等构件,当其水平直线长度超过12m时,可应按图2示意设置伸缩缝。

2 商品混凝土构件厚度

现浇楼板板厚≥L/35(L为单向板跨度或双向板短向跨度),一般设计厚度不宜小于100mm(厨房、浴室、阳台板不得小于90mm),屋面板厚度宜≥120mm。对现浇剪力墙结构,外墙墙厚宜大于160mm,其中地下室外墙墙厚宜大于250mm。

现浇商品混凝土楼板的最小厚度,《商品混凝土结构设计规范》(GB 50010―2002)在考虑钢筋锚固、耐久性等因素而确定的最小厚度,对于民用建筑单向板仅要求为60mm,对于双向板仅要求为80mm。楼板厚度越小,受力半径倒数越大,相应产生的商品混凝土干缩应力亦越大。根据工程设计经验,厚度低于100mm的楼板的温度―收缩裂缝很难控制。对于商品混凝土墙,厚度过小,支模浇筑困难,实际工程中,普遍用到≥200mm。地下室外墙外侧的保护层厚度,目前普遍要求不低于50mm,内侧的保护层厚度常取20mm,厚度过低亦难以满足受力和防水要求。

3 商品混凝土强度等级选用。

现浇楼板商品混凝土强度等级不宜大于C30,宜选用C25。现浇梁与楼板商品混凝土等级宜一致,梁、楼板与柱、墙不同商品混凝土强度等级节点处(见图3)可考虑特殊处理。基础底板及地下室外墙商品混凝土强度等级不宜大于C35。

楼板采用的商品混凝土强度等级越大,强度越高,水泥用量越多,水灰比越大,出现裂缝的可能性就大,故控制在C30以下较为合适;多层建筑(4-6层)基本上选用C25就可以达到强度要求;对于中高层建筑(7-9层)、高层住宅(12层以下)选用C25或C30商品混凝土即可满足要求,采用过高强度等级的商品混凝土则没有必要;对于12层以上的高层建筑,底部十几层商品混凝土强度等级选用时有可能超过C30。

柱(墙)商品混凝土强度等级高于梁(板),且相差大于5MPa时,梁(板)与柱(墙)节点区的商品混凝土强度等级应与柱(墙)相同,不同强度等级的商品混凝土交界面可按图三施工。

基础底板受弯矩、剪切和冲切的作用,从经济性考虑,控制板厚而提高商品混凝土强度等级可能更经济。但过高的商品混凝土强度等级,可能带来过大水化热,这在大底板商品混凝土结构中尤为明显。商品混凝土强度等级不超过C35,施工过程中水化热温差比较容易控制。商品混凝土强度等级选用C40或以上时,设计上可考虑利用商品混凝土的60d或者90d强度,减少商品混凝土的水泥用量,从而降低水化热温差。

按实际工程经验,地下室外墙商品混凝土强度等级普遍用到C30,对水化热及温差和防水抗渗的控制都比较容易。如果外墙受力或抗渗无法满足使用要求,通常考虑增加墙厚,而不是提高商品混凝土强度等级。只有当抗渗要求≥1.2MPa时,C30商品混凝土很难配置,才考虑选用C35商品混凝土或更高强度等级。

4 配筋构造

(1)屋面板建筑应采用保温设计,屋面的传热系数宜≤1.0W/ m²;结构配筋应采用双层双向钢筋。

(2)楼板双向板负弯矩钢筋可按分离式配筋,在板面无负弯矩钢筋区宜配置双向钢筋网与负弯矩钢筋搭接,其配筋率不宜小于0.15%,钢筋直径不宜小于ф6,钢筋间距不宜大于250mm;板面无负弯矩钢筋区也可考虑利用受力筋,如上部钢筋每间隔一定距离拉通,贯通筋的间距应尽量与受力筋间距匹配(如受力筋间距100mm,贯通筋间距200mm),以便于施工。在有条件时,在房屋端开间及房屋中间凹口较大部位处,宜采用双层双向配筋,即负弯矩钢筋也拉通配筋。

(3)为减小楼板角部开裂的可能性,双向板周边支座为墙、梁、圈梁时,支座弯矩宜按四边嵌固板计算,负弯矩钢筋按计算配筋,正弯矩钢筋应将弯矩增大1.2~1.5倍配筋,或者正弯矩按实际支座情况(如有简支边)计算在酌情增大配筋。

(4)在房屋屋面阳角、阴角处及较大板块的四角部位板上、下侧,宜增设直径与原面筋相同的双层双向间距为100mm钢筋,其范围为L/4(L为短跨长度),上侧钢筋放在负筋下面,下侧钢筋放在下部钢筋上面,钢筋伸入支座的锚固长度不宜小于5d(d为钢筋直径);另外,在板面建筑层面(水泥砂浆找平层)中还可铺设ф6或ф6.5间距为150mm双向钢筋网,其铺设范围为L/4,以防止楼板四角部位出现45°裂缝,配筋构造如图4所示。也可考虑增设5根ф10放射状钢筋,钢筋长度不宜低于1500mm(见图4)。从施工便利角度考虑,建议选用双层双向钢筋网片措施,为便于商品混凝土浇筑,增设钢筋可与楼板原有钢筋两根并在一起绑扎。

(5)在房屋端开间及中部有凹口部位,板下部纵向钢筋伸入支座长度宜在《商品混凝土设计规范》(GB50010―2002)限定的5d(d为钢筋直径)锚固长度基础上适当增加。

(6)框架结构较长(超过规范规定设置伸缩缝的长度),纵向梁的侧边宜配置足够的抗温度收缩钢筋。当梁腹板高度hw≥450mm(对T形梁,hw=梁高-板厚;对矩形截面梁,hw=有效高度;对工字形梁,hw=腹板净高)时,梁的侧边也宜配置足够的抗温度收缩钢筋。抗裂构造钢筋直径不宜小于ф12,间距不宜大于200mm,具体如图5所示。此外,在设计时应考虑温度收缩对端部区段框架柱的不利影响,适当提高其承载力。

(7)现浇剪力墙结构的墙体中分布筋宜双排布置。对端山墙、端开间内纵横、顶层和底层墙体,均宜比按计算需要量适当增加水平和竖向分布钢筋配筋数量。对于地下室外墙,可在外侧50mm保护层内增设HPB235级ф6间距为150mm水平向分布筋,配筋构造如图6所示。

厚度大于160mm的墙体,从构造上均需配置双排分布钢筋。对于商品混凝土收缩和温度作用显著的部位,从抗裂的角度来讲,需要适当增加分布筋配置数量。地下室外墙,更容易产生垂直向的收缩和温度裂缝,沿水平向增设分布钢筋,经济合理。

(8)楼板钢筋宜选用热轧钢筋,而不宜选用冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。当钢筋直径≥10mm时,宜采用HRB335级或HRB400级钢筋,而不宜采用HPB235级钢筋。

受力钢筋的最大间距,板中当板厚≤150mm时,不宜大于200mm,当板厚>150mm时,不宜大于1.5倍板厚,且不宜大于250mm;现浇剪力墙结构的墙体中不宜大于200mm;地下室外墙水平向分布筋不宜大于150mm。

楼板中管线必须布置在钢筋网片之上(双层双向配筋时,布置在下层钢筋之上),交叉布线处可采用线盒,线管不宜立体交叉穿越。预埋管线处应采用增设钢筋网片等加强措施。楼板中强弱电预埋管建议选用国标标准焊接钢管,而不提倡采用PVC塑料管。电气埋管直径不得大于板厚 的1/3,且不得超过50mm,并使管壁至板上下边缘净距不应小于25mm。配筋构造如图7所示。楼板板面管线洞口应做必要的加强处理,配筋构造如图8所示。

(9)梁腰上的孔洞应作成圆形,且尽可能布置在拉力和剪力较小处(梁跨中的2/3范围内,梁高的中间1/3范围内)。在梁两侧沿洞口周边应设置构造钢筋,洞底与下部受力钢筋的距离不小于50mm,配筋构造如图9所示。

(10)防止剪力墙小洞口出现角裂,应沿洞口周边进行水平筋和纵向筋补强,并加配斜筋,配筋构造如图10所示。

5 结论

以上针对商品混凝土的收缩、温度变化引起的裂缝,从结构平面布置、商品混凝土构件厚度、商品混凝土强度等级选用和配筋构造四个方面,总结了目前国内常见的结构抗裂构造。工程实践表明,如果措施得当,商品混凝土结构裂缝完全可以控制在容许范围内。

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