房建施工中現澆梁板結構裂縫分析

李曉悅（山東三箭房地產開發有限公司，山東 濟南 250000）

現澆梁板模板施工屬于建筑施工關鍵環節，其實際應用時包括如下特征：首先，不同工程所需模板存在明顯差異，應根據實際情況選擇合適尺寸與材料，以確保模板質量和精度；其次，在混凝土澆筑環節中，需要嚴格控制灌漿工藝，確保混凝土均勻性和密實度，最大限度地確保梁板的強度和穩定性[1]；再次，拆模作業時間應根據工程建設具體情況選擇，過早或過晚拆卸可能會影響混凝土強度或工期；最后，應對現澆梁板模板施工技術相關規范和工藝要求進行充分理解，嚴格施工時間節點和工作次序，保證工作按時完成[2]。

1 工程案例

為深入探究溫度因素對現澆梁板裂縫的影響，本文結合有限元分析軟件對實際案例進行分析。本文所選案例為某地新建房屋建筑工程，該工程設計采用框架－剪力墻結構，建筑軸線長度、寬度以及高度分別為54m、28.8m 以及84.5m。現澆梁板結構施工中采用C40混凝土材料以及HRB400鋼筋。案例工程建設中，于2022 年4 月份完成拆模作業，技術人員發現1#樓的一層、夾層以及二層現澆板出現裂縫情況。在查閱施工材料后發現，出現裂縫部分施工時間為2021年7 月至9 月，為此，技術人員對當時氣溫走勢資料進行查閱，并選取一層夾層樓蓋繪制相應裂縫走勢圖進行研究。

2 溫度因素對現澆板裂縫的影響分析

2.1 構建現澆樓蓋結構模型

依據現行《混凝土結構設計規范》要求，在計算混凝土結構中最大裂縫寬度時需要考慮不同的荷載標準組合或準永久組合。然而，SAP2000 軟件的默認材料屬性與用戶定義的材料屬性存在一定差異，如C40混凝土立方體抗壓強度標準值為40MPa。因此，需要進行換算處理得出混凝土軸心抗壓強度標準值，以確保模擬結果的準確性和可靠性。

在定義樓蓋時，采用殼分層－非線性的截面屬性可以更好地模擬樓蓋板的行為。該模擬方法能夠更準確地預測樓板在不同荷載下的行為和變形。樓蓋板被分為受拉區和受壓區，分別配置鋼筋以增強其受力能力。受拉區鋼筋被交叉布置在上下兩層，受壓區鋼筋也被交叉布置在上下兩層。此外，還需要在外部添加一道混凝土層以增加樓板的強度和穩定性。

在有限元分析中，為滿足不同的需求，可以使用規則的三角形、四邊形和六邊形等單元體來進行面分割。具體操作中可根據需要在面的周邊上選擇合適的點進行分割，以獲取準確分析結果。案例中所選樓蓋共有面單元110余個，具體操作中可選取一塊現澆板面進行分割，并將前后結果進行對比。

現澆樓蓋模型加載過程可以分為兩個階段：第一階段加載結構自身的重量荷載和溫度荷載，原因在于需要考慮結構的自重和溫度變化對樓蓋的影響；第二階段加載非承重荷載、樓面恒載和活載，此環節主要考慮樓蓋在實際使用情況下承受的荷載。通過分階段加載，可以更準確地模擬樓蓋板在不同階段受力情況下的行為和反應。

2.2 收縮、徐變對現澆梁裂縫影響

混凝土收縮現象主要在其凝結初期或硬化過程中體現，具體為體積的逐漸縮小，該現象主要由水泥水化熱、干燥收縮、碳化收縮等因素引起。而混凝土徐變則是更為長期的過程，結合實際工程應用，本文僅討論徐變28d和徐變100d這兩個關鍵時間節點。

在使用SAP2000軟件進行分析時，現澆梁與現澆板的處理方法相似。本文研究中首先設定時間屬性，其中年平均相對濕度設定為60%，收縮系數取為5，并且設定收縮從第0d開始計算。值得注意的是，收縮被視為短期效應。

為更深入地探究徐變對現澆梁裂縫寬度的影響，本文研究中整理SAP2000分析結果，具體如下：當現澆梁僅考慮收縮效應時，其內力和裂縫寬度的數據詳見表1；當現澆梁同時考慮收縮和28d 徐變效應時，相關數據則列在表2 中；而現澆梁在同時考慮收縮和100d徐變效應的情況下，其內力和裂縫寬度的數據則詳見表3。通過表中數據進行對比分析，能夠更全面地了解現澆梁在不同條件下的性能表現。

表1 2#樓梁僅考慮收縮驗算結果（第一階段）

表2 2#樓梁考慮收縮、徐變（28d）驗算結果（第一階段）

表3 2#樓梁考慮收縮、徐變（100d）驗算結果（第一階段）

根據表1～表3 所提供的裂縫寬度數據，與現場實際測量的裂縫寬度進行對比可得出以下結論：

混凝土收縮對現澆梁裂縫的影響極小。在考慮徐變效應的前100d 內，計算出的裂縫寬度值雖然隨時間有所增加，但增長速度相對緩慢。然而，值得注意的是，在工程實際運行兩三年之后，徐變影響將逐漸變得顯著。

在使用SAP2000 軟件進行模擬分析時，可以發現混凝土現澆梁在收縮和徐變作用下產生的拉應力變化范圍相對較小。因此，經過計算得到的裂縫寬度值的變化也相應較小。這表明在當前分析條件下，混凝土現澆梁裂縫寬度受收縮和徐變的影響并不顯著。但考慮到長期效應，未來工程中仍需要對這些因素進行更深入的研究和監測。

2.3 受溫度作用的現澆板內力及裂縫寬度計算

根據不考慮溫差、溫差為-10℃、溫差為-15℃情況下的內力及裂縫寬度數據，可以看到不考慮溫差情況下的混凝土板在各種情況下均承受軸向壓力。此時，該壓力主要來自于混凝土現澆板自身的重量，這使得其成為偏心受壓構件。然而，當環境溫度發生變化時，混凝土會因為熱脹冷縮而產生變形。特別是當溫度下降時，混凝土會自發地收縮，導致結構物發生變形，并使混凝土構件受到的約束增加，進而在混凝土板內產生應力。具體分析不考慮溫差、溫差為-10℃、溫差為-15℃情況下混凝土C區域的數據，可以發現其彎矩值分別為3.345kN·m、3.350kN·m和3.392kN·m，而軸力值則從-4.833kN 增加到142.64kN，再到194.10kN。與此同時，裂縫寬度也從0.012mm 增加到0.051mm，再到0.109mm。相關數據表明，隨著溫度差異的增大，樓板內力的彎矩值并沒有發生顯著變化。但是，軸力值卻從負值轉變為正值，并且隨著溫度差異進一步加大，軸向拉力也在持續增加，從而導致裂縫寬度不斷增大。

結合實際計算結果可繪制出如圖1和圖2所示曲線圖，由圖可知，在不考慮溫度的情況下，混凝土現澆板的最大裂縫寬度值通常較小，并且低于現場實測值。然而，當溫度降低10℃時，裂縫寬度開始呈直線上升趨勢，其中部分板塊區域的裂縫寬度甚至增加20 倍。相較于現場實測值，降溫10℃情況下裂縫寬度已經接近或超過實測值；當溫度降低15℃時，裂縫寬度的增加更加明顯，進一步表明溫度的降低對裂縫的產生有更大的影響。通過以上研究結果可以得出結論，溫度降低（即溫差增大）對混凝土現澆板裂縫寬度具有直接的影響，并且呈現出明顯的增加趨勢，這一發現對于混凝土結構設計和施工具有重要的意義。基于這個結論，項目實際施工時需要在設計和施工過程中更加關注溫度的影響，并采取相應的措施以減少裂縫寬度增加。

圖1 板厚為150mm的階段一裂縫對比曲線圖

圖2 板厚為120mm的階段一裂縫對比曲線圖

3 現澆梁板溫度裂縫控制建議

上述研究表明，溫差對現澆梁板裂縫具有直接影響，實際施工時需要結合實際情況采取有針對性措施規避裂縫出現，以保障工程建設施工質量。本文研究中結合相關資料以及工程建設實踐經驗，提出如下建議：

（1）科學選擇材料是規避裂縫問題的基礎保障。以低水化熱品種作為首選水泥材料，以避免在水化過程中產生過多熱量，從而影響混凝土的強度和穩定性。同時，還需對骨料含泥量進行控制，避免影響混凝土的流動性和穩定性[3]。

（2）優化配合比是提高混凝土性能的重要影響因素。項目施工中可通過降低水泥用量、增加骨料用量，并添加適量減水劑和緩凝劑等外加劑，在保證混凝土強度的同時降低水灰比，提高抗滲性和耐久性[4]。此外，配合比中的粉料細度和粒徑分布也需要合理控制，以提高混凝土的流動性和密實度。

（3）加強施工控制是保證現澆梁板施工質量的關鍵環節。實際施工時對混凝土入模溫度進行嚴格把控，避免溫度過高或過低導致混凝土強度和收縮性受影響。在混凝土振搗過程中要確保充分振實，以提高混凝土密實度和抗滲性。在澆筑作業完成后及時進行表面抹壓，以平整混凝土表面，減少表面的空隙和缺陷，提高混凝土的美觀和耐久性。

4 結語

綜上所述，現澆梁板模板施工技術在房建工程中得到了廣泛利用，但是實際應用中需要面對裂縫等質量問題。本文結合實際案例，利用有限元分析方法對溫度與裂縫之間的關系進行分析，最終結果顯示，溫差變化與裂縫形成概率及裂縫寬度值具有直接關系，由此具體施工中需要采取有效措施，規避溫差帶來的裂縫問題。