鋼筋混凝土樓板設計中常見的問題分析

郭淑軍　劉興如

摘 要:眾所周知,樓板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面、屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,故樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件的安全。所以,我們應注意現澆板的設計,本文分析了鋼筋混凝土樓板設計中的幾個常見問題,提出了自己的一些看法。

關鍵詞:鋼筋混凝土樓板;承重構件;內力分析;截面設計

1 前言

有些設計人員,特別是剛從學校畢業走上工作崗位的同志,缺少工程實踐經驗,若對整個設計考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。本文擬從幾個方面討論樓板設計中常見的問題。

2 結構受力機理不清、混淆板的類型

結構機理是指結構在荷載作用下受力后的行為表現,或結構通過怎樣的作用將荷載傳至支座。為計算方便或對板的受力機理認識不清,簡單地將雙向板作為單向板進行配筋計算,計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成此方向受力鋼筋配置嚴重不足,致使板出現沿該跨方向的裂縫。所以,應正確地理解板的受力機理,區分現澆板是單向板還是雙向板,并且將其荷載合理地分配到板的四周支承結構上。

3 荷載處理問題

當按彈性理論求多跨連續雙向板的支座最大負彎矩時,如果活荷載不按基本假定的滿跨布置而是按棋盤式布置時,區格板會發生破壞。因為支座上承受負彎矩鋼筋伸出長度不夠,過早截斷或彎下造成的。

在民用建筑中,由于建筑物的建筑功能要求,常常在樓板的某些位置上布置一些非承重隔墻。因此在設計過程中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載除以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓、屋面板,這樣會給上部的樓板增加了一個中間支承點,使其變為連續板,支承點上部出現了負彎矩,而在板的設計中又沒考慮該部分的影響,致使板的頂面出現裂縫。同時該隔墻又將上部板的荷載傳到其下部的支承結構,產生一種惡性連帶影響,出現支承結構荷載漏算或沒有考慮等設計錯誤。

4 內力分析與截面設計問題

雙向板的計算忽略了材料泊松比的影響。如果雙向板按彈性理論進行計算,其計算較復雜,設計時常常采用查表方法。但一般情況下,大多數表格給出的是泊松比=0時各相應支承情況下的系數。而混凝土的泊松比=1/6(或0.2),在計算跨中彎矩時應考慮混凝土泊松比,進行內力調整計算。設計人員在計算過程中往往忽略了該跨中彎矩的調整,使跨中彎矩偏小,造成現澆板配筋不足而出現裂縫。有些設計人員干脆按剛結條件確定支座彎矩,按四邊簡支確定跨中彎矩,造成很大的浪費;也有些設計人員簡單地按單向板的調幅方法將一部分支座彎矩移至跨中,這樣可能造成跨中兩個方向抵抗力分配不均衡,影響正常使用。此外,普通鋼筋混凝土板在正常使用狀態下一般都開裂,特別是支座處,由于峰值應力較大,開裂顯著,則彎矩會自動向跨中轉移。這樣,僅僅按彈性方法設計和配筋會對跨中不利。因此在查表進行內力計算時,要求認真分析表格的來龍去脈,做到能夠正確地使用各種表格,而不是盲目地查表計算。

雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩,因此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,短跨方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應采用兩個方向的各自有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設計者為圖省事或對板受力認識不清,而按兩個方向的有效高度相等進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結構構件存在質量隱患甚至出現裂縫的現象。

5 溫度收縮鋼筋的設計問題

規范10.1.9條,在溫度收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150-200mm,并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋。板的 、下表面沿縱,橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。

溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置,也可另行設置構造鋼筋網,并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構件中錨固。

如果溫度收縮鋼筋利用原有鋼筋貫通,那么,在不同軸線位置的上部負筋各小相同,如1軸為 8@200,2軸為 1O@150,3軸8@180,貫通鋼筋如何處理:一種處理方法可采用以配筋最大的支座鋼筋為基礎,通k配筋,這種可減少上部鋼筋的種類,這對設汁及施工方來說都較簡單,明確,但不足之處就是增大了較小支座的負筋,造成較大的浪費,另一種處理方法,以配筋最大的支座鋼筋為基礎,隔根布筋,在兩根通長鋼筋之間扣除通長鋼筋的面積后補足配筋不足支座應配鋼筋,并且滿足規范規定的鋼筋間距要求,第三種方法是統一支座處負筋間距,然后按隔根布筋原則交錯將本支座負筋與鄰近支座負筋搭接。后兩種方法雖沒有增加較小配筋支座的鋼筋用量,但增大了設計的工作量。

采用設置構造鋼筋網,并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接,就存在一個問題,在構造鋼筋與受力鋼筋直徑不同時,搭接長度應該取受力鋼筋的直徑計算還是取溫度收縮鋼筋的直徑計算?根據規范9.4.3條,位于同一連接區段內的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率,對梁類、板類及墻內構件不宜大于25%,那么受力鋼筋與構造鋼筋之間的綁扎搭接接頭應該是相互錯開的,導致受力鋼筋用量增加,在設計時是否有必要按受拉鋼筋搭接接頭應該是相互錯開的,導致受力鋼筋用量增加,在設計時是否有必要按受拉鋼筋搭接要求進行搭接。

首先,根據試驗表明,搭接鋼筋的破壞是由于縱向劈裂導致的滑移拔出,劈裂裂縫首先沿兩根鋼筋之間發生,而對于溫度收縮鋼筋,僅僅是為了抵抗溫度收縮而設置,對結構安全并無影響,更談不上鋼筋的縱向劈裂,其次,一般鋼筋的搭接是指受力鋼筋,而溫度收縮鋼筋并不是受力鋼筋,而是構造鋼筋,它僅在構造上加強結構的整體性及抵抗裂縫等措施,另外,在板的未配筋表面,一般是在板的混凝土的受壓區,在該區域布置的鋼筋也會受到壓力,如果按受拉鋼筋的搭接要求處理是否欠妥,在這樣的情況下,認為布置溫度收縮鋼筋時,可將支座處布置受力鋼筋的范圍設定為一個支座,然后將溫度收縮鋼筋按錨固長度的要求描入該區域或者取一個固定值作為搭接長度即可。

6 其它構造方面的問題

支承在挑梁上的現澆雙向板,由于挑梁端部為自由端,會產生向下的位移,而根部為支座,不會產生位移,這就形成一個位移差△Y,該位移差使支承在其上的雙向板上部形成拉應力,如果按正常的雙向板僅在支座處布置負彎矩筋,則存板的中部未配筋 域就很容易產生上部裂縫,因此,對涉及到現澆雙向板支承在挑梁上時,建議將上部負彎矩筋拉通布置,以抵抗裂縫的產生。

對挑檐板等懸挑構件,由于暴露于室外,溫度變形較大,在設計時,應在板底部未配筋區域增加一些構造筋,規范9.1.1條,注4。現澆挑檐、雨罩等外露構件伸縮縫間距不宜大于12m,表明其溫度、收縮應力較大,規范10.1.9條在溫度收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150-200m,并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上、下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%,在設計時應將挑檐、雨罩未配筋區域增加雙向鋼筋網,以抵抗溫度變形。

7 結論

由于以上幾方面的設計原因,鋼筋混凝土現澆板出現裂縫、甚至破壞的工程事故不是少見的。因此,在進行現澆鋼筋混凝土板的設計時要正確分析板的受力機理問題,正確運用內力計算方法,正確理解和運用規范相應的構造要求,才能保證現澆鋼筋混凝土板的設計質量。

參考文獻

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