充分利用樓面裝修結合層的思考與探索

詹煥輝

(江西傳媒職業學院,江西 南昌 330224)

0 引言

國內外所有建筑,進行樓面裝修時,按常規做法,在樓面結構層應先鋪上一層40mm至50mm的水泥干拌砂漿或水泥砂漿,且地磚下還鋪一層細砂水泥漿,有利于地面磚的粘結固定。然而,這些所有的重量在設計時,均是單純的按恒載來考慮,且板塊結構配筋計算時,沒有發揮出此結合層的有利之處。而結合層實際上卻增高了板塊構件的受壓區高度,對提高板塊的整體承載力與剛度卻具有不可忽視的作用。現實工程實踐中,由于每個板塊結合層因施工質量的差異性,所以只單純按恒載來考慮,加重了結構自重,忽略了其所能作出的有利貢獻。

結合層能否發揮對結構的有利作用,下面通過實例進行計算比對、論證。假設有一雙向板,板短跨3.7米,長跨5米；裝修結合層厚50mm(其中拋光磚面層10mm厚),容重20KN/m3；板結構層厚度取80mm,保護層厚20mm,容重25KN/m3；板底粉刷厚20mm,容重20KN/m3；板面活載為2KN/m2,[1]活載分項系數為1.4,恒載分項系數為1.2；材料為C25混凝土,HRB335級鋼筋,按彈性理論計算板的內力,[2][3]板塊平面布置詳圖1所示。

圖1 雙向板平面圖

1 荷載與內力計算

據上述兩種情況的內力比較結果可知：樓板粉刷層、結構層與裝修結合層總厚度相同的情況下,由于材料容重的微變化,而導致板的彎矩內力有所差異。

2 針對是否利用結合層的作用,按兩種情況分別計算板塊的實際配筋

如圖1所示,設計配筋的計算可近似地按AS=M/0.95hofy算出,兩種情況的最大區別是ho的取值,由于各板塊跨度及邊界形式相似,板支座兩側負彎矩基本相同。下面取具有代表性的同一板跨方向跨中與支座內力來闡述兩種情況的設計配筋。

情況一：不考慮有利作用(現行常規做法與計算,h0=60mm)

1、LX板底配筋面積：AS=193.78mm2(實配二級φ6@140,As >ρmin的AS=120 mm2)

2、LX板支座配筋面積：AS=343.4mm2(實配二級φ8@140,As >ρmin的AS=120 mm2)

情況二：考慮有利作用(通過改變施工技術措施,實現h0=90mm)

1、LX板底配筋面積：AS=131.87mm2(實配二級φ6@170,As >ρmin的AS=165mm2)

2、LX板支座配筋面積：AS=234.9mm2(實配二級φ6@120,As>ρmin的AS=165mm2)

兩種情況比較結果,按板底配筋和支座配筋分別闡述如下：

A、板底配筋

1、 純理論計算比較：a、[(193.78-131.87)/193.78]X100%=31.95%(按實際理論計算可節省用鋼量31.95%)；b、[(193.78-165)/193.78]X100%=14.9%(考慮ρmin的影響,可節省用鋼量14.9%)

2、 實際配筋比較：[(202-166)/202]X100%=17.8%(實配可節省用鋼量17.8%)

B、板支座配筋

1、 純理論計算比較：a、[(343.4-234.9)/343.4]X100%=31.6%(按實際理論計算可節省用鋼量31.6%)；b、不需考慮ρmin的影響)

2、 實際配筋比較：[(359-236)/359]X100%=34.3%(實配可節省用鋼量34.3%)

通過同板塊同方向兩個不同位置、兩種不同情況對結構配筋結果的比對：考慮樓面裝修結合層對結構計算的有利作用,可節省鋼筋使用量,達到節省工程成本的目的。

下面比較兩種情況下的板支座裂縫和板跨中撓度數據,得出改變施工技術措施,實現原裝修結合層的30mm厚轉換成同質量的結構層后,是否具有可行性的實踐結論。

3 構件最大裂縫寬度的驗算。

板屬于受彎構件,從最不利角度出發,考慮最大裂縫寬度Wmax可按下列公式計算：Wmax=αcrψσss(2.7c+0.1d/ρte)γ/Es

情況一：不考慮有利作用(h0=60mm),板支座處最大裂縫寬度計算如下：

據前述內容可知：Es=200KN/mm2、Ms=-5.76KN.m、αcr=2.1、ftk=1.75N/mm2、γ=0.7、d=8mm、C=20 mm、ρte=0.009、σss=307.37N/mm2、ψ=0.73、Wmax=0.22<0.3mm,

在許可范圍內,屬于正常情況。

情況二：考慮有利作用(h0=90mm),板支座處最大裂縫寬度計算如下：

根據前述內容可知：Es=200KN/mm2、Ms=5.92kN.m、αcr=2.1、ftk=1.75N/mm2、γ=0.7、d=6mm、C=20 mm、ρte=0.0043(取ρte=0.01)、σss=320.37N/mm2、ψ=0.745、Wmax=0.2mm<0.22mm

按實際配筋前提下,裂縫的寬度也比情況一微小。如將第二種情況的實際配筋量按第一種情況的實際配筋量進行驗收,其結果是：裂縫的寬度是0.116mm。因此,兩種情況在相同配筋量的前提下,裂縫寬度接近情況一的二分之一。

兩種情況比較結果：當通過改變施工技術措施,既能節省鋼筋用量,且裂縫寬度也能達到露天或室內高濕度環境的等級要求。然而在實際實踐中,第二種情況的裝修結合層恒載得到了有效的控制,因此,針對非倉儲類建筑,其板塊并沒有承受全部設計荷載,板支座處不一定會出現裂縫,即使沒有足夠厚度的裝修結合層,也不會對裝修面層造成影響。

4 構件最大撓度的驗算。

在正常使用過程中,除了需作裂縫寬度驗算以外,還應作變形驗算,根據理論,驗算最大撓度值也分兩種情況表述如下：

情況一(不考慮有利作用,板跨中最大撓度如下)：根據前述內容可知：h=80mm、Ec=2.8X104N/mm2、v=0.2、Bc=1244.44x106N.mm、l=3900mm、f=1.98mm<[ f]=15.6mm

情況二(考慮有利作用,板跨中最大撓度如下)：根據前述內容可知：h=110mm、Ec=2.8X104N/mm2、v=0.2、l=3900mm、Bc=3235.07x106N.mm、f=0.78mm<[ f]=15.6mm

從計算中得到如下結論：第二種情況由于加厚了板塊,能得利于板塊減少撓度,且效果非常明顯。結合實踐經驗,任何板塊的厚度在合理取值范圍內,撓度都可達到許可值內,如果在此基礎上再增加板厚,能大幅減少板跨中的撓度。因此,對裝修面層不會有任何影響,且只要結構面層有足夠的平整度,裝修結合層控制在10mm內,也完全是可行的。

5 結論

本文已通過對配筋量、裂縫、撓度等技術參數的計算比對,論證了增大板厚對同等受荷條件下,可節省配筋量、可減少板支座裂縫和跨中撓度。如果不太追求配筋用量的經濟效果,可適當提高實際計算配筋率,那么相應板塊的支座裂縫和跨中撓度會得到更進一步的減少,大幅提高了結構的安全可靠度及安全儲備。

從建筑經濟角度看,對結構層施工平整度的嚴格控制,人工等技術措施費會有所增加,但材料的一次性運輸到位、施工工序的減少等可節省一筆可觀的費用,因此綜合費用會得到降幅,受益于使用者,提高了建造水平和知名度,確保了工程質量。同時避免了建筑因裝修時二次加載控制不嚴而造成樓板開裂、漏水等質量事故,既間接地節省費用,又保障了整體結構的安全與可靠性。

我國的預制裝配技術已成體系,結合預制工具設備生產的精準度與能力,及施工技術措施的成熟性考慮,此方法會更適合于預制裝配式結構。如現澆結構也能通過相應的技術措施嚴格控制樓面結構層的施工平整度,那么改進后的效果還是會很好的,真正提高了施工技術水平的精準性,為培育建筑生產領域精準化施工打下堅石的基礎。