针对现浇钢筋混凝土楼板裂缝的分析

摘要：当前，现浇混凝土建筑工程中普遍存在的问题主要针对现浇混凝土楼板裂缝。现浇混凝土楼板裂缝问题，已经是不容忽视的事实。面对这一客观问题，我们目前能做的是从源头防止这一质量问题的出现，从设计和施工等方面采取必要的措施来防止楼板裂缝的产生。

关键词：现浇钢筋混凝土；楼板裂缝；防治措施

随着商品混凝土在实际工程中的广泛普及和应用，为满足混凝土垂直运输问题而采用在混凝土中加入塑化剂、减水剂和粉煤灰等活性材料以提高混凝土流变特性，改善施工性能。但由此造成了混凝土的收缩性增大，现浇钢筋混凝土楼板出现裂缝的机会增大。近年来在实际工程中，不断遇到用户由于楼板开裂而投诉的工程质量问题，虽然大多数裂缝的出现并不影响结构的安全和使用，但裂缝的出现或多或少会给住户的心理造成影响，对商品房而言，由于这些质量上的瑕疵，往往造成买卖双方的纠纷，影响商品房的销售。为此有人进行了专题的研究，选择竣工时间为半年至3年的并已使用的20 项住宅楼工程进行调查和质量回访，在所调查的20 项工程中，楼板出现裂缝的工程占13项，占被抽查项目65%，而其中出现裂缝较多，给使用者带来影响，需要修补共7 项，占出现裂缝工程项目数的53.8%。

1、裂缝的部位、特征及成因分析

1.1裂缝出现的部位及特征

从所调查的出现裂缝的13 项工程中，钢筋混凝土楼板裂缝主要出现在3个部位：房屋外墙的房间转角的楼板中，1~2 条裂缝，分布呈45°且基本上贯通楼板，裂缝中心位置大多在距板跨（ 短跨）1/4以外的地方，且此类裂缝在发现裂缝的3项工程中均出现在东南向或西（南）向；部分裂缝出现在板内预埋水、电管线的

位置；少数出现在板跨中部或两个电梯井筒中间。

1.2 裂缝成因分析

在调查中，对所调查建筑物的使用情况和周边的环境条件进行了相应的检查和测量，可以排除地基不均匀沉降和周边建筑施工的影响，造成裂缝的原因，主要是以下两个方面：

（1） 环境温差变化和混凝土本身的收缩变形引起。目前设计中钢筋混凝土楼板大多采用井式楼盖的布置形式，此种布置形式，由于楼板受周边梁的约束，梁的截面刚度远大于楼板的刚度，同时板的体积与表面积的比值较小，对构件截面尺寸对干缩的影响，采用截面水力半径倒数作为反映截面在大气中的暴露程度来表示。在同体积截面为200mmX200mm的棱柱体与一个厚200mm，宽200mm 的薄板相比，薄板的水力半径倒数比棱柱体大5 倍，即薄板的收缩远大于同面积棱柱体。这做法说明了在水平方向上楼板的收缩变形大于梁，从而使板内出现拉应力。另外外纵墙与山墙在外界气温影响下，承受着热胀和冷缩的反复作用。由此产生的温差应力也会在外纵墙与山墙的交界附近的楼板角部产生较大的主拉应力。混凝土收缩应力和墙体的温差应力的叠加。当板内拉应力超过了混凝土的抗拉强度，楼板就会产生裂缝。设计上板内配筋都按平行于板的四边的布置形式，该种布置对板转角处对角线方向的抗拉能力最薄弱。这就是此种裂缝均出现在板的转角处，并呈45°斜向放射状的原因。值得指出的是在一些文献中提出此种裂缝是由于楼板在使用荷载下，角区的负弯矩分布范围比较大，而被井式梁分割成的局部板块所配的支座负筋相对偏短，致使角区板存在一无负筋却承受一定负弯矩的区域，因而开裂。对这一解释，不敢苟同，在实际设计中，对荷载作用下板纵横方向的支座负筋的切断点 的取值是以下公式来确定的

（1）

式中：

―――周边支座极限负弯矩与跨中极限正弯矩的比值，取绝对值。

通常取1/4即可满足抵抗支座或角区产生的负弯矩，长期以来的实际工程设计实践，按此方式配置负弯矩钢筋，亦很少发现荷载引起的角区裂缝。从实际调查的结果来看，此类裂缝的出现大多发生在工程竣工后的半年到一年时间，且许多房子尚未住人，而同类结构中有人居住的反而出现裂缝的较少。无人居住的房子中打开门窗的房间比完全封闭门窗的房间楼板出现裂缝少。这一现象说明，有人居住和打开门窗的房间由于通风的原因，使室内外温度湿度差异不大，从而使混凝土的收缩不大，因而出现裂缝较少，而且也证明角区板裂缝的出现并不是荷载作用的结果。目前设计中，大多数楼板均采用弹性设计方法进行计算配筋，加之实际设计中，板厚和实际配筋往往比计算值要富裕些，因此即使在使用荷载作用下，井式楼板角区存在无负筋却承受一定负弯矩的区域，由于该负弯矩值通常较小，对板角裂缝的出现并不是起决定作用的因素，况且实际调查中，出现板角裂缝的许多房间并未使用，即使用荷载尚未施加。因此认为，引起混凝土楼板角区裂缝的主要原因是由于环境温度变化和混凝土本身收缩变形所引起的。

（2）随着散装水泥的广泛应用，以及为解决施工对城市环境的影响，目前工程施工中现浇钢筋混凝土楼板的浇筑普遍采用泵送混凝土，而泵送混凝土的特点是水泥用量、水灰比、坍落度等都较大，为提高混凝土的流动性，减少用水量而在混凝土中掺加一定量的减水剂和粉煤灰等活性物质。为便于泵送，而减少石子的粒径，这些改善混凝土性能的措施，造成了混凝土的收缩值比现场拌制的混凝土要大，而从实际调查研究的结果来看，同类结构中采用现场拌制混凝土施工的工程，出现类似裂缝的情况较少，这也从一个方面说明了问题。

（3）现行混凝土结构设计规范对楼板支座负筋给出的最小构造配筋是 @200。从实际设计配筋上来看，这一规定在理论上是可行的，但从实际工程来看，采用 钢筋太软，由于目前施工中大量使用外劳民工，管理上很难达到规范施工的要求，在施工中楼板支座处的负弯矩钢筋常被施工人员踩踏下沉，致使负筋有效高度太低而发挥不了构造负筋的作用，加上施工单位为了迎合发展商的进度要求，在楼板混凝土还没有达到强度时，就上人操作甚至堆载，使楼板产生过大的变形，导致裂缝的产生。

2、 设计与施工中的防治措施

对由于温差及收缩引起的混凝土应力的详细分析计算，国内外的专家学者对此问题进行大量的研究，也提出了各种设计计算方法，但真正能应用实际工程设计的不多，这主要是环境温湿度的变化和混凝土本身材料性能的差异是不确定的，结构物所受的约束也是差异很大，即便能定性地计算出某些构件或结构局部温差应力，但却难于精确地对整个结构进行温差变化及混凝土收缩产生的应力进行定量分析。即使是国家规范也只规定了进行荷载作用下的裂缝验算，因此在设计中仅通过设计计算来防止现浇混凝土楼板由于温度变化或混凝土收缩引起的裂缝，并不现实。但实际工程中可以在设计和施工中采取措施来防止或减少裂缝的产生。

2.1设计构造措施

2.1.1 楼板负筋的设置

传统上现浇钢筋混凝土楼板支座负筋均按平行于板的四边的布置形式，该种布置形式对板转角处对角线方向的抗拉能力最薄弱。对于支座负筋的长度，通常取 大于或等于按（1）式的计算结果即可满足抵抗支座负弯矩，防止支座出现荷载裂缝。实际设计中通常 取1/4。在正常荷载条件下，按此值确定支座负筋的切断点即可保证在竖向荷载作用下，跨中不会出现负弯矩的塑性绞线。但目前普遍采用泵送混凝土的施工工艺，混凝土的水泥用量、水灰比、坍落度等比较大，石子的粒径较小。为了抵抗楼板内受不均匀温差和收缩的影响而出现的局部应力集中，楼板转角仍按此方法配筋，已不能适应这种变化，根据多年的实际施工经验，建议设计中将角区局部板块支座负筋全跨贯通或在楼板转角角部设置放射形分布筋，分布筋的长度取板块对角线长度的1/3 为宜。

2.1.2 楼板的板厚及混凝土的等级

目前设计中对水、电管线普遍采用暗埋于楼板内的做法，使板内有效截面受到不同程度的削弱。双向板规定的最小厚度为80mm。但是随着施工工艺及物质文化生活的提高，这一规定已不适合现代建筑的要求，考虑板内水、电管线的布置，建议现浇混凝土楼板板厚不宜小于100mm，对于板内管线交叉较多的楼板，亦应适当增加该楼板的厚度。在抗震设防区，对高层建筑为控制柱子的轴压比，柱子混凝土等级通常较高，一般为C40-C60。而规范亦规定板梁与柱混凝土等级不宜大于2 级，故许多设计者亦按此规定进行设计，我认为这一规定可以突破，经研究表明，当柱子混凝土等级为C60，梁板的混凝土等级为C30 时，框架节点核心区按梁的混凝土强度浇筑时，在安全上是没有问题的。因而设计中梁柱节点核心区不必要求按柱子混凝土强度单独浇灌，可与梁板一起浇灌。这样不仅可避免板的混凝土强度过高使混凝土强度得不到充分利用的弊端，而且还可避免高强混凝土养护不当易产生收缩裂缝的缺点，建议现浇钢筋混凝土楼板混凝土强度等级不宜大于C30。

3、施工措施

（1）施工中合理设置后浇带和施工缝。对于长度在20-30mm,的现浇钢筋混凝土楼板应设置后浇带，后浇带的设置应按规范及有关构造规定，后浇带应通过建筑物的整个横断面，使后浇带两边的板块自由收缩，其位置应选择对结构受力影响较小的部位曲折通过，避免设置“ 一”字形后浇带。对于转角楼板范围的板与梁交接处应设置施工缝。同时严格施工管理，浇筑楼板混凝土时必须铺设操作平台，防止施工人员直接踩踏负弯矩钢筋；应安排专人在混凝土浇筑过程中的对钢筋的看护，随时将踩踏的钢筋复位，以保证钢筋位置的准确。

（2）预埋于楼板内的水、电管线，一般应沿楼板的短向铺设；同时应在沿预埋水、电管线上另行铺设不少于400mm,, 宽的钢丝网片作为补强措施。

（3）施工模板及支架搭设时，应能承受施工期间各种可能的荷载。混凝土浇筑后应充分养护，并且只有当楼板混凝土强度大于1.2Mpa 时，才能上人施工。同时施工进度应进行严密科学的控制，防止违反科学的蛮干。

4 结束语

现浇钢筋混凝土楼板裂缝是目前工程中较普遍的一项质量顽症，其产生的原因是由于环境温、湿度的变化和混凝土本身的收缩变形，要想通过详细分析计算进行处理，目前还难以做到。只有通过在设计和施工中事前的防治措施才能得以避免，只要在设计和施工中予以充分的重视，这一质量顽症是完全可以防止和避免的。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。