现浇钢筋混凝土楼板温度收缩裂缝计算分析

钟健生



现浇钢筋混凝土楼板温度收缩裂缝计算分析

钟健生

（漳州职业技术学院 建筑工程系，福建 漳州 363000）

以实际工程为例，对现浇楼板跨中产生的温度收缩裂缝进行了调查研究，结合温度收缩应力计算、应力集中分析，从理论上验证板中预埋线管处应力的集中，引起局部温度收缩应力过大，诱发产生温度收缩裂缝的现象，为今后的楼板裂缝控制提供了有益的参考。

混凝土楼板；温度收缩应力；裂缝；应力集中

1 工程概况

闽南某小区12层高层住宅，短肢剪力墙结构，坐北朝南，普通板式楼房。

裂缝情况调查：楼板大部分于夏季浇筑，气温较高，当年未发现楼板裂缝。次年2月，进行装修工程施工，陆续发现一些板角斜裂缝。7月气候渐渐炎热，室内地面的建筑垃圾和落地灰也基本清理完毕。朝南卧室跨中部位，发现有一些板面横向裂缝。开始，仅少量在板面出现，板底未见开裂，随着时间的推移，板底也逐渐开裂，且数量不断增长。在板面进行浇水试验，发现板裂缝已经贯穿。详见图1标准层裂缝平面示意图。

裂缝原因初步判断：此处贯穿裂缝呈中间宽、两端窄的枣核型；板面裂缝较板底先开裂，宽度也更大，与以往所见温度收缩裂缝相似。进行了结构检测，混凝土强度、楼板厚度、钢筋扫描检测，合格。但平均裂缝宽度0.4mm，最宽处2mm，为有害裂缝。从裂缝形态和走向看，不是双向板破坏形式，是非荷载裂缝，为温度收缩应力引起，不会对结构安全造成影响，但会影响结构的耐久性和引起渗漏，必须进行裂缝灌浆封闭。

图1标准层裂缝平面示意图

2 温度应力计算分析（纵向）

取标准层该处楼板作为研究对象，梁板混凝土强度等级在6层以上时均为C25，板平面尺寸为3300mm×3900mm（净跨），板厚100mm，板底筋为ø8@160双向，面筋从梁边伸入板中1/4短跨长度，截面尺寸为200mm×600mm，配筋率约为1.2％。取板L＝3300mm，H＝3900mm。

2.1梁板相对收缩当量温差T1

根据王铁梦《工程结构裂缝控制[1]》一书中，有关混凝土收缩量的计算公式，收缩量：

式中各修正系数按参考文献[1]表2-1～2-5查得：

b——经验系数，梁取0.01，板养护较差取0.03；

——考虑各种非标准条件的修正系数：泵送C25商品混凝土，：水泥品种，取1.0；：水泥细度，取1.35；：骨料取1.00；：水灰比为0.4，取1.0；：设计水泥浆量为26％，取1.25；：自然养护30天，取0.93；：环境相对湿度为60～70％，取0.7；：板的水力半径倒数为，取1.0，梁的水力半径倒数为，取0.08；：机械振捣，取1.0；：不同配筋率修正系数，板取0.93；梁配筋率为1.2％，取0.79。

代入式（1）计算：

2.2季节性温差T2

楼板大部分在夏天浇筑完成，第二年春夏季节开裂。根据当地的气象资料，夏季室外白天平均气温为28℃，冬季室外平均气温12℃。经现场测温，板在浇筑后的2～3天时，受到太阳辐射的影响，中心温度升至峰值，达到50℃，冬季室内板中心的平均温度为12℃，即夏季到冬季的季节性温差取为T2＝50℃－12℃＝38℃。

2.3综合温差T

T＝T­1＋T­2＝10.9＋38=48.9℃

2.4混凝土内外综合温差T，引起的纵向最大拉应力计算

立即进行测量放线作业，未能及时覆盖养护，取为0.8；

——钢筋混凝土板的极限拉伸；

N/mm3；

——系数，

K——抗裂系数，一般取1.25。

考虑配筋影响，按齐斯克列里公式[1]：

2.4.3安全系数K值

3预埋管处应力集中引发楼板开裂

在现浇混凝土结构中，为了布设强电、弱电线路，常常会在板中预先埋设各种线路的PVC套管。而板负筋长度通常只伸出梁或支座边1/4板短跨计算长度，造成板面中部1/2范围没有配筋，类似素混凝土，混凝土一旦开裂，没有钢筋参与受力，裂缝宽度加大。与钢管不同，PVC管外表光滑，与混凝土不易粘结，所以容易产生应力集中现象[3]。

图2 （a）（b）（c）圆孔的位置对应力集中的影响（d）含双孔板的拉伸

一般情况下，温度收缩应力沿板长中部附近达到最大[5][6]，代回2.4.1节，将普通情况下计算所得温度拉应力放大2.63倍，可得实际预埋管处最大温度拉应力：

同理，安全系数K：

这与现场检查情况吻合：贯穿裂缝呈中间宽、两端窄的枣核型，是由于裂缝两头受到梁或墙的约束，宽度较中间小；板面比板底缝宽，且先出现。这是由于板底配有钢筋，能限制或延缓裂缝的发展。同时，还应该注意到，双向板底部跨中拉应力最大，板的自重荷载和施工活荷载也对裂缝的产生和发展起了促进作用。

4 结语

通过对温度收缩裂缝的细致调查，结合温度收缩应力计算、应力集中分析，得出了是由于板中预埋线管处应力的集中，引起局部温度收缩应力过大，在板跨中诱发产生了温度收缩裂缝，为今后的楼板裂缝控制提供了有益的参考。

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出社,1997:106-117.

[2] 高庆,等.工程断裂力学[M].重庆:重庆大学出版社,1986.

[3] 余天庆,钱济成.损伤理论及其应用[M].北京:国防工业出版社,1993.

[4] 刘一华.应力集中与失效分析[C].2006全国兄弟省市理化检测与质量控制学术交流会论文集,2006.

[5] 何星华,高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[6] 刘兴法.混凝土结构的温度应力分析[M].北京:人民交通出版社,1991.

Calculation Analysis of Temperature-shrinkage Stress for Reinforced Concrete Slabs

ZHONG Jian-sheng

(Department of Building Engineering, Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000,China)

This paper took practical engineering as an example, studied the temperature-shrinkage crack of cast-in-place reinforced concrete slabs, and verified the appearance of temperature-shrinkage crack caused by stress concentration in the pre-embedded pipe by calculating the temperature-shrinkage stress and analyzing the stress concentration. These conclusions are useful to the crack control of the slabs.

R.C. slabs; temperature-shrinkage stress; crack; stress concentration

（责任编辑：季平）

2012－04－15

钟健生(1982— )，江西赣州人，助教，硕士研究生，主要从事土木工程和岩土工程方面的研究。

TU375.2

A

1673-1417（2012）02-0032-05