浅谈钢筋混凝土楼板裂缝的成因和防治措施论文
关键词： 混凝土楼板；裂缝；防治
摘要： 本文首先分析了目前普遍采用的现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的特点和常见裂缝产生的原因，提出了具体预防措施和处理方法，供大家参考。
1、前言。
目前建筑物的楼板大多采用现浇钢筋混凝土楼板，因为现浇钢筋混凝土楼板在结构安全性，整体性和使用功能等方面都比预制板优越得多。但是现浇钢筋混凝土楼板的裂缝，是目前较难克服的质量通病之一，楼板裂缝轻者影响美观，重者破坏房屋结构的安全性，降低房屋的抗震能力和房屋的正常使用，特别是一些住宅楼板的裂缝发生后，往往会引起投诉纠纷等。根据对一些住宅小区的调查来看，现浇楼板裂缝大都发生在楼板表面，有的是表皮裂缝，有的是混凝土自身裂缝。除常见的板四角斜向裂缝外，还有许多横向、纵向杂乱的裂缝。
从现场取证及施工中出现的楼板裂缝有如下特点：
（1）部分裂缝出现在楼梯与楼板梁相连接处，特别是先砌砖，后浇混凝土者出现较多。
（2）裂缝多分布在建筑物外墙转角处房间的楼板上，一般呈45。斜向，有时一只角位同时出现2条～3条裂缝，基本为上下贯通。
（3）部分裂缝产生在板内管线埋设位置，沿着管线等应力集中部位展开。
以上裂缝不仅影响外观，还可引起渗漏、钢筋腐蚀和混凝土碳化等，影响建筑物的耐久性，给用户带来严重的不安全感。在裂缝出现后，如不及时采取补救措施，在1年～3年内裂缝会继续发展，给人的安全造成威胁。文中主要从设计、施工等方面来剖析裂缝的成因，并探讨具体的防治方法和弥补措施。
2、楼板裂缝原因分析。
（1）温度应力。
现浇钢筋混凝土楼板裂缝主要是由混凝土温度变形和收缩变形引起的。当环境的温度和湿度变化时，混凝土相应的会产生温度变形和收缩变形，由于现浇板的体积与表面积的比值（体表比）较小，混凝土的收缩变形较大，使板内出现拉应力。石河子地区具有荒漠大陆性气候特点属于典型的炎热和干燥气候，夏季白天升温快，气候炎热，夜间降温快，日差较大。混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，当板内的拉应力超过混凝土的抗拉强度并且楼板变形大于配筋后混凝土的极限拉伸的时候，楼板内就会产生裂缝。
（2）水泥的品种与强度等级、水泥用量、水灰比。
水泥的水化热是水泥固有的性质，水化热引起混凝土内部温度的升高，内外产生温差，温差引起的应力可使混凝土产生裂缝。不同品种不同强度等级的水泥矿物成分的含量不相同，矿物成分中铝酸三钙水化产生的热量最大，速度也快，另外水泥细度越细，水化反应比较容易进行，水化放热量越大，放热速度也越快。因此根据水泥的不同矿物成分含量选择低水化热的水泥品种和与混凝土强度等级相适宜的水泥强度等级是预防裂缝的前提。混凝土中的水泥用量越大，总发热量越大。混凝土的温度会随水泥用量的增加而提高，造成混凝土的收缩大，水化热高，产生非受荷裂缝。相同强度等级的混凝土，水灰比增大，水泥用量增多，凝土的收缩量增大。混凝土硬化过程是化学结合水与水泥化合的结果，水灰比大，用水量多，混凝土的收缩增大。这是由混凝土收缩引起的非荷裂缝。
（3）粗细骨料。
夏季露天堆放的砂石料受高温和太阳辐射的影响表层温度达6℃以上，用这种砂石料配制混凝土会增大用水量，环境温度过高使水泥出现假凝和粘罐现象。由于水灰比的增大和搅拌质量的降低，将导致混凝土的强度降低干缩增加。
（4）浇筑方案。
整体现浇楼板浇筑之前，应从人、机、料、法、环五个方面入手编制一个科学的浇筑方案，在实际的施工过程中，大多数工地的垂直运输机械使用的是龙门架，设备比较陈旧，工作效率不高，在天气炎热、操作人员比较困乏的情况下会出现部分混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的时间超过了规范规定的时间，未做技术处理。导致了混凝土在浇筑时就已经留下了裂纹隐患，这种裂缝具有位置的不固定性，事后在没有客观真实的施工记录情况下，对此种裂缝产生的原因难以做出正确的判断分析。
（5）板内埋设的PVC管。
近些年来推广使用PVC管预埋，特别是总进户线预埋管管径较大预埋时又贯穿于板的长度和宽度方向，同一块板预埋管比较集中，楼板的厚度一般是80—120mm，使板内有效截面受到不同程度的消弱。另外预埋管与混凝土的膨胀系数不一致，粘结效果差，这时沿预埋管就有可能因为应力集中而出现裂缝。
（6）养护。
混凝土失水会影响水泥水化作用的正常进行，而且因水化作用未能完成，造成混凝土结构疏松，渗水性增大，形成干缩裂缝。特别是期养护质量与裂缝的关系密切，期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
（7）施工荷载超载。
混凝土浇筑完成后，还没有达到足够的强度，就迫不及待的上人操作和堆放材料，使其产生过大的变形，导致裂缝产生。这是结构受荷后产生的裂缝，施工中主要是楼板上施工荷载超载如：普通粘土砖堆放集中，塔吊吊运材料下落时吊笼对楼板的冲击等。
（8）模板的`拆除。
现浇板在未达到规定的拆模强度时拆除模板或支架，此时楼板的承载能力低于设计允许荷载，使楼板在不正常的情况下受荷产生裂缝，这是结构受荷引起的裂缝。施工现场也会出现在未达到规定的拆模强度时，拆除个别的木支撑或钢管支撑、扣件等，造成支架的承载体系发生变化而产生裂缝。
3、裂缝控制措施。
（1）施工方面。
保证模板的刚度。模板支撑的选用必须经过计算，除满足强度要求外，还必须有足够的刚度和稳定性。
模板的周转配置，应考虑到规定的拆模时间，跨度大于2m小于8m的现浇楼板，其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%，当跨度大于8m时，拆模混凝土强度必须达到标准值的100%，防止过早拆模引起的混凝土损伤。
在楼板负弯矩钢筋处设置撑脚和马凳，楼面钢筋上设置跳板，严禁在混凝土浇捣过程中踩踏钢筋，确保负弯矩钢筋的正确定位。
楼板混凝土浇捣完毕后，根据当时室外气温，确定养护方案。冬、夏季节，应采取混土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。混凝土在浇筑完后12h内，必须进行浇水养护，浇水养护时间一般不得少于7d，对掺用缓凝剂或抗渗要求的混凝土，不得少于14d。
按科学规律安排施工工期与进度计划。楼板混凝土浇捣完成后，其强度未达到1.2N/mm，施工人员不得在楼面操作及堆放材料。
（2）材料方面。
合理确定混凝土的配合比和坍落度。在混凝土配合比设计时，应全面考虑，多用骨料、少用粉料，以减少裂缝产生。严格控制混凝土的水灰比，控制坍落度不宜过大，确保每层混凝土坍落度基本稳定。
严格原材料检验试验。在搅拌混凝土之前，必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试，不合格的材料不得使用。
采取适当措施增加混凝土的抗拉强度。当工程需要时，可通过添加合成纤维等措施增加混凝土的抗拉强度，控制混凝土的裂缝。
4、裂缝的处理方法。
对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时，可用抹压一遍处理。
其它一般裂缝处理，其施工顺序为：清洗板缝后用l：2或l：l水泥砂浆抹缝，压平养护。
当裂缝较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽，冲洗干净后，用l：2水泥砂浆抹平，也可以采用环氧胶泥嵌补。
当楼板出现裂缝面积较大时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性，必要时可在楼板上增做一层钢筋网片，以提高板的整体性。
通长、贯通的危险结构裂缝，裂缝宽度大于0.3mm的，采用结构胶粘扁钢加固补强。板缝用灌缝胶高压灌胶。
在板底裂缝可采用增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理，粘贴宽度为350mm。既能起到承受抗拉裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果。是目前较好的裂缝祢补措施。
5、结束语。
现浇钢筋混凝土楼板裂缝的预防与控制一直都值得关注，虽然已有的方法可将某些裂缝控制到一定的程度，但裂缝带来的隐患仍然随处可见，不管是表面的还是结构裂缝。只有从设计、材料、施工、使用等方面继续探讨，不断寻求更好的方法，才能进一步减免现浇钢筋混凝土楼板中的裂缝。
摘要：柱脚是钢结构中上部主体结构与基础连接的重要节点，文章对铜结构的埋入式和外包式柱脚的抗震设计进行分析。
关键词：钢结构柱脚；埋入式；外包式
1.通常钢结构的柱脚形式有外包式柱脚，埋入式柱脚及外露式柱脚3种
外包式柱脚指将钢柱脚外面用钢筋混凝土包住的柱脚，埋入式柱脚是把钢柱固定在混凝土的基础梁上柱脚，而外露式柱脚是在混凝土基础表面固定钢柱的柱脚，其也是最常用的钢结构柱脚。钢结构柱脚，反力特别大，因此设计规划时一般采用固定柱脚。在此类情况下，采用外露式柱脚不仅会导致底板既大又厚，消耗大量钢材，更重要的是难以确保柱脚被完全固定。外包式柱脚和埋入式柱脚钢结构固定式柱脚的很好的选择，通常抗震设计也用这两类柱脚。
2.埋入式柱脚抗震设计
埋入式柱脚的特点，是将钢柱以一定深度埋置在混凝土基础梁中，埋人部分的钢柱表面虽然焊有栓钉，但根据研究，在这种形式的柱脚中栓钉的作用不大，内力的`传递主要依靠混凝土对钢柱翼缘的承压力，柱的轴向压力可由柱脚底板传给混凝土，柱的轴向拉力可由柱脚底板伸出部分对混凝土的承压作用传给混凝土，或由锚栓传给基础。埋入式柱脚的支配因素是埋入深度。试验表明，对于轻型工字形柱，埋深与柱截面高度之比不得小于2，对于大截面的宽翼缘H形柱和箱形柱，埋深与截面高度之比不得小3，且同时应满足下式要求：
d>=（6M/bf*fc）0.5
d-柱脚埋深；M-柱脚全截面屈服时的极限弯矩；bf-柱在受弯方向截面翼缘的宽度；fc-基础混凝土轴心受压强度设计值。
2.1柱脚轴向压力由柱脚底板直接传给基础，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010验算柱脚底板下混凝土的局部承压，承压面积为底板面积。
2.2埋入式柱脚应验算在轴力和弯矩作用下基础混凝土的侧向抗弯极限承载力，埋入式柱脚的极限受弯承载力不应小于钢柱全塑性抗弯承载力；与极限受弯承载力对应的剪力不应大于钢柱的全塑性抗剪承载力。
埋入式柱脚的计算，可按以下假设进行：钢柱的轴心压力N是由埋入的钢柱底板直接传递到钢筋混凝土基础上；柱脚处的弯矩M由埋入钢柱的翼缘与混凝土基础的承压力来传递给基础，或者由埋入部分钢柱上的抗剪焊钉来传递；柱脚的剪力v由埋入钢柱的翼缘和基础混凝土的承压力来传递。
2.3采用钢管柱时埋入式柱脚的构造要求，截面宽厚比或径厚比较大（≥33）的箱形柱和钢管柱，其埋入部分应采取措施防止在混凝土侧压力下被压坏。常用方法是填充混凝土，填充高度应稍高于混凝土基础上表面；或在基础上端附近设置内隔板或外隔板。隔板的厚度应按计算确定，外隔板的外伸长度不应小于柱边长（或管径）1/10。对于有抗拔要求的埋入式柱脚，可在埋入部分设置栓钉。
2.4钢柱边（角）柱柱脚埋入混凝土基础部分的上、下部位均需布置u形钢筋加强。当边（角）柱混凝土保护层厚度较小时，可能出现冲切破坏，可用下列方法之一补强：
设置栓钉。根据过去的研究，栓钉对于传递弯矩和剪力没有什么支配作用，但对于抗拉，由于栓钉受剪，能传递内力。
锚栓。因柱子的弯矩和剪力是靠混凝土的承压力传递的，当埋深较深时，在锚栓中几乎不引起内力，但柱受拉时，锚栓对传递内力起支配作用。在埋深较浅的柱脚中，加大埋深，提高底板和锚栓的刚度，可对锚栓传力起积极作用。
3.外包式柱脚抗震设计
外包式柱脚的特点，是钢柱底板与外包混凝土底部齐平，外包混凝土配有主筋和箍筋，顶部箍筋要集中配置，钢柱的外包部分要设置栓钉，钢柱翼缘外侧的混凝土保护层厚度一般不应小于150mm，外包式柱脚的内力分布进行设计。当钢柱与基础铰接时，柱脚弯矩完全由外包钢筋混凝土承受，柱的剪力也由外包混凝土承担。至于柱的轴力，一般认为，轴力可由钢柱底板直接传给基础，轴向拉力可通过底板的伸出边缘和锚栓传给基础。
外包式柱脚设计应注意的主要问题是：（1）当外包层高度较低时，外包层和柱面间很容易出现粘结破坏，为了确保刚度和承载力，外包层应达到柱截面的2.5倍以上，其厚度应符合有效截面要求。（2）若主筋的粘结力和锚固长度不够，主筋在屈服前会拔出，使承载力降低。为此，主筋顶部一定要设弯钩，下端也应设弯钩并确保锚固长度不小于25d。（3）如果箍筋太少，外包层就会出现斜裂缝，箍筋至少要满足通常钢筋混凝土柱的设计要求，其直径和间距应符合规范规定。为了防止出现承压裂缝，使剪力能从主筋顺畅地传给钢筋混凝土，除了通常的箍筋外，柱顶密集配置几道箍筋十分重要。（4）抗震设计时，在柱脚达到最大受弯承载力之前，不应出现剪切裂缝。（5）采用箱形柱或圆管柱时，若壁板或管壁局部变形，承压力会集中出现在局部。为了防止局部变形，柱壁板宽厚比和径厚比应符合《钢结构设计规范》GB50017-2003关于塑性设计规定，也可在柱脚部分在钢管内浇灌注混凝土。
埋入式柱脚和外包式柱脚的混凝土保护层厚度均不小于180mm，钢柱埋人部分和外包部分均宜在柱翼缘上设置圆头焊钉，其直径不得小于16mm，其水平向和竖向的中心距离不得大于200mm。
4.结语
外包式和埋人式柱脚在抗震设计中已经被广泛应用，文章从受力等多方面对其具体设计进行了初步探讨，希望能为相关设计提供参考。
abstract
reinforced concrete structure with good mechanical properties and more longer fire-resistant time than steel structure can give full play to concret's and reinforcing steel's mecahnical properties.there are many advantages of reinforced concrete frame structure,such as flexible arrangement of space,a certain level of lateral force resisting system and wonderful earthquake resistance of structure.This kind of structure can be used in schools, hospitals,hotels,residential and some industrial plants. In earthquake prone zone,when we use concrete frame structure,we should carry out seismic design.The current housing construction in Shanghai is the second level of earthquake, seismic intensity of 7 degrees. This design is for middle shcool building.
Key words: reinforced concrete structures, seismic design
[1]汪梦甫，《钢筋混凝土高层结构抗震分析与设计》，湖南大学出版社，1999年11月，湖南省科技专著出版基金资助。[2]汪梦甫，周锡元，高层建筑结构抗震弹塑性分析方法及抗震性能评估的研究, 土木工程学报, 2003年第11期。[3] 汪梦甫，周锡元，钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应实用分析方法的研究, 土木工程学报, 2002年第6期。[4] 汪梦甫，周锡元，钢筋混凝土剪力墙实用非线性分析模型及其应用，建筑结构学报，2002年第1期。[5] 汪梦甫，周锡元，钢筋混凝土高层建筑弹塑性地震反应简化计算方法，计算力学学报，2002年第4期。[6] 汪梦甫，钢筋混凝土框剪结构非线性地震反应分析，工程力学，1999年第3期。[7] 汪梦甫，高层建筑结构动力分析的Lanczos向量叠加法及其应用，计算力学学报，1999年第1期。[8] 汪梦甫，钢筋混凝土空间杆元非线性分析模型及其应用，地震工程与工程振动，1998年第1期。[9] 汪梦甫,尹华伟,结构静力弹塑性分析（Pushover）方法的研究及改进, 工程力学，2003年第4期。[10]汪梦甫，精细积分方法的评估与改进，计算力学学报，2004年第4期。[11] 汪梦甫，周锡元，结构动力方程的更新精细积分法，力学学报，2004年第2期。[12] 汪梦甫，尹华伟，从反应谱求功率谱的精确方法，地震工程与工程振动，2004年第2期。[13]汪梦甫，钢筋混凝土空间杆件精细非线性分析模型，计算力学学报，2004年第5期。[14]汪梦甫，周锡元，钢筋混凝土开洞剪力墙抗震非线性有限元分析，地震工程与工程振动，2005年第3期。[15]汪梦甫，王锐，基于位移的高层建筑结构静力非线性pushover分析方法的研究，地震工程与工程振动，2006年第5期。[16]汪梦甫，一种无条件稳定的精细积分方法，固体力学学报，2006年第3期。[17]汪梦甫，王朝晖，两种质量矩阵在梁模态分析中的差异比较，地震工程与工程振动，2006年第6期。[18]汪梦甫，用虚拟激励法求解非比例阻尼线性体系的非平稳随机地震响应，力学季刊，2006年第4期。[19]汪梦甫，非比例阻尼线性体系平稳随机地震响应计算的虚拟激励法,计算力学学报，2008年第1期。[20] 汪梦甫，非比例阻尼线性体系地震反应计算的振型分解反应谱法，地震工程与工程振动，2007年第1期。[21M F Wang and F.T.K.Au.Precise integration methods based on Lagrange piecewise interpolation polynomials, International Journal for Numerical Methods in Engineering 2009, 77(7):998-1014.[22] M F Wang and F.T.K.Au. On the precise integration methods based on Pade approximations. Computers and Structures 2009, 87(6):380-390.[23] M F Wang. Assessment and improvement of precise time step integration method. Computers and Structures 2006, 84(6):779-786.[24] M F Wang and F.T.K.Au. Higher-order mixed method for time integration in dynamic structural analysis, Journal of Sound and Vibration2004, 278(3-5):690-698.[25] M F Wang and F.T.K.Au. Forced vibration and sound radiation of the orthotropic rectangular thin plates with general boundary conditions under moving loads, Journal of Sound and Vibration2005, 281(3-5):1057-1075.[26]Wang Mengfu, Zhou Xiyuan. On precise time integration method for non-proportional damped MDOF systems, Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2006，5(1):79-85.[27]Wang Mengfu, Zhou Xiyuan. Modified precise time step integration method in structural dynamic analysis. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2005, 4(2):7-15.[28]Mengfu Wang and F.T.K.Au,Precise integration method without inverse matrix calculation for structural dynamic equations, Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2007, 6(1):57-64.[29]Mengfu Wang and F.T.K.Au,Precise integration method based on the Chebyshev polynomial of the first kind, Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2008, 7(2):207-16.[30]Reduced-order precise integration methods for structural dynamic equations,Communications in Numerical Methods in Engineering 2011[31] Wang Mengfu, Zhang Zaiyong, “Improvement of seismic Hazard Assessment and its Application”, Proc. of International Seminar on Seismic Zonation, Sponsored by State Seismological Bureau, PRC, GuangZhou, China 1987[32]赵均海，汪梦甫编著，《弹性力学及有限元》(1th version,2th version)，武汉理工大学出版社，2003年8月,2008年8月.
