孫　楣　張一宏

摘要:本文分析了鋼筋混凝土樓板設(shè)計(jì)中幾個(gè)常見問題,供大家參考。

關(guān)鍵詞:樓板截面設(shè)計(jì)荷載

0 引言

樓(屋面)板是組成樓蓋的重要承重構(gòu)件之一,它將樓面、屋面的荷載傳給其周圍的梁、墻、柱等構(gòu)件,同時(shí)也作為梁等的水平支撐?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板常用設(shè)計(jì)方法一般有兩種:塑性理論和彈性理論。塑性方法概念清楚,也比較成熟,但計(jì)算較為繁瑣,實(shí)際設(shè)計(jì)中仍以彈性方法為主。板設(shè)計(jì)的好壞必將影響梁、墻、柱等構(gòu)件及整個(gè)建筑物的安全性和經(jīng)濟(jì)性。所以,必須重視現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的設(shè)計(jì)。本文擬從幾個(gè)方面討論樓板設(shè)計(jì)中常見的問題。

1 結(jié)構(gòu)受力機(jī)理不清、混淆板的類型

結(jié)構(gòu)機(jī)理是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下受力后的行為表現(xiàn),或結(jié)構(gòu)通過怎樣的作用將荷載傳至支座。為計(jì)算方便或?qū)Π宓氖芰C(jī)理認(rèn)識不清,簡單地將雙向板作為單向板進(jìn)行配筋計(jì)算,計(jì)算假定與實(shí)際受力狀態(tài)不符,導(dǎo)致一個(gè)方向配筋過大,而另一方向僅按構(gòu)造配筋,造成此方向受力鋼筋配置嚴(yán)重不足,致使板出現(xiàn)沿該跨方向的裂縫。所以,應(yīng)正確地理解板的受力機(jī)理,區(qū)分現(xiàn)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(jié)構(gòu)上。

2 荷載處理問題

2.1 當(dāng)按彈性理論求多跨連續(xù)雙向板的支座最大負(fù)彎矩時(shí),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(shí),區(qū)格板會發(fā)生破壞。因?yàn)橹ё铣惺茇?fù)彎矩鋼筋伸出長度不夠,過早截?cái)嗷驈澫略斐傻摹?/p>

2.2 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(shè)計(jì)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(jìn)行板的配筋計(jì)算。但有些設(shè)計(jì)人員錯(cuò)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(gè)中間支承點(diǎn),使其變?yōu)檫B續(xù)板,支承點(diǎn)上部出現(xiàn)了負(fù)彎矩,而在板的設(shè)計(jì)中又沒考慮該部分的影響,致使板的頂面出現(xiàn)裂縫。同時(shí)該隔墻又將上部板的荷載傳到其下部的支承結(jié)構(gòu),產(chǎn)生一種惡性連帶影響,出現(xiàn)支承結(jié)構(gòu)荷載漏算或沒有考慮等設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

3 內(nèi)力分析與截面設(shè)計(jì)問題

3.1 雙向板的計(jì)算忽略了材料泊松比的影響。如果雙向板按彈性理論進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算較復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)常常采用查表方法。但一般情況下,大多數(shù)表格給出的是泊松比=0時(shí)各相應(yīng)支承情況下的系數(shù)。而混凝土的泊松比=1/6(或0.2),在計(jì)算跨中彎矩時(shí)應(yīng)考慮混凝土泊松比,進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整計(jì)算。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算過程中往往忽略了該跨中彎矩的調(diào)整,使跨中彎矩偏小,造成現(xiàn)澆板配筋不足而出現(xiàn)裂縫。有些設(shè)計(jì)人員干脆按剛結(jié)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(fèi);也有些設(shè)計(jì)人員簡單地按單向板的調(diào)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(gè)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(tài)下一般都開裂,特別是支座處,由于峰值應(yīng)力較大,開裂顯著,則彎矩會自動向跨中轉(zhuǎn)移。這樣,僅僅按彈性方法設(shè)計(jì)和配筋會對跨中不利。因此在查表進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí),要求認(rèn)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(jì)算。

3.2 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個(gè)方向均產(chǎn)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(yīng)放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計(jì)算時(shí)應(yīng)采用兩個(gè)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(shè)計(jì)者為圖省事或?qū)Π迨芰φJ(rèn)識不清,而按兩個(gè)方向的有效高度相等進(jìn)行配筋計(jì)算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在質(zhì)量隱患甚至出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

4 溫度收縮鋼筋的設(shè)計(jì)問題

規(guī)范10.1.9條,在溫度收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi),鋼筋間距宜取為150—200mm,并應(yīng)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(gè)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(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng),并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)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(fù)筋各小相同,如1軸為8@200,2軸為10@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(chǔ),通k配筋,這種可減少上部鋼筋的種類,這對設(shè)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(fù)筋,造成較大的浪費(fèi),另一種處理方法,以配筋最大的支座鋼筋為基礎(chǔ),隔根布筋,在兩根通長鋼筋之間扣除通長鋼筋的面積后補(bǔ)足配筋不足支座應(yīng)配鋼筋,并且滿足規(guī)范規(guī)定的鋼筋間距要求,第三種方法是統(tǒng)一支座處負(fù)筋間距,然后按隔根布筋原則交錯(cuò)將本支座負(fù)筋與鄰近支座負(fù)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(shè)計(jì)的工作量。

采用設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng),并與原有鋼筋接受拉鋼筋的要求搭接,就存在一個(gè)問題,在構(gòu)造鋼筋與受力鋼筋直徑不同時(shí),搭接長度應(yīng)該取受力鋼筋的直徑計(jì)算還是取溫度收縮鋼筋的直徑計(jì)算?根據(jù)規(guī)范9.4.3條,位于同一連接區(qū)段內(nèi)的受拉鋼筋搭接接頭面積百分率,對梁類、板類及墻內(nèi)構(gòu)件不宜大于25%,那么受力鋼筋與構(gòu)造鋼筋之間的綁扎搭接接頭應(yīng)該是相互錯(cuò)開的,導(dǎo)致受力鋼筋用量增加,在設(shè)計(jì)時(shí)是否有必要按受拉鋼筋搭接接頭應(yīng)該是相互錯(cuò)開的,導(dǎo)致受力鋼筋用量增加,在設(shè)計(jì)時(shí)是否有必要按受拉鋼筋搭接要求進(jìn)行搭接。

首先,根據(jù)試驗(yàn)表明,搭接鋼筋的破壞是由于縱向劈裂導(dǎo)致的滑移拔出,劈裂裂縫首先沿兩根鋼筋之間發(fā)生,而對于溫度收縮鋼筋,僅僅是為了抵抗溫度收縮而設(shè)置,對結(jié)構(gòu)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(gòu)造鋼筋,它僅在構(gòu)造上加強(qiáng)結(jié)構(gòu)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(qū),在該區(qū)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(rèn)為布置溫度收縮鋼筋時(shí),可將支座處布置受力鋼筋的范圍設(shè)定為一個(gè)支座,然后將溫度收縮鋼筋按錨固長度的要求描入該區(qū)域或者取一個(gè)固定值作為搭接長度即可。

5 其它構(gòu)造方面的問題

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

5.2 對挑檐板等懸挑構(gòu)件,由于暴露于室外,溫度變形較大,在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)在板底部未配筋區(qū)域增加一些構(gòu)造筋,規(guī)范9.1.1條,注4?，F(xiàn)澆挑檐、雨罩等外露構(gòu)件伸縮縫間距不宜大于12m,表明其溫度、收縮應(yīng)力較大,規(guī)范10.1.9條在溫度收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi),鋼筋間距宜取為150—200m,并應(yīng)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(gè)方向的配筋率均不宜小于0.1%,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將挑檐、雨罩未配筋區(qū)域增加雙向鋼筋網(wǎng),以抵抗溫度變形。

6 結(jié)束語

總之,由于設(shè)計(jì)考慮不周,不僅使現(xiàn)澆板出現(xiàn)裂縫,而現(xiàn)澆板的裂縫將會減小板的斷面以及導(dǎo)致鋼筋銹蝕削弱鋼筋截面等不良后果,也勢必降低板的安全性、耐久性及板的正常使用,嚴(yán)重者還可能造成結(jié)構(gòu)的破壞。因此,在進(jìn)行現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)時(shí)要正確分析板的受力狀態(tài),熟悉板的各種構(gòu)造要求,并按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行,才能從根本上消除設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患。