郭志钢
(黄石市建筑勘察设计有限责任公司,湖北 黄石 435002)
随着人民生活水平的日益提高和对建筑安全意识的不断增强,现浇混凝土楼板逐步取代预制混凝土楼板,而被广泛地应用在建筑工程中来,使得房屋的整体性、抗不均匀沉降性和结构的安全性能均有了较大的提高。对于一般的建筑而言,在楼板设计中均会布置一些单向板和双向板以满足建筑的功能划分要求,它们之间最大的区别在于长边与短边的比值,当板为四周支承并且其长短边之比值小于3.0时宜按双向板设计,当板为四周支承并且其长短边之比值大于或等于3.0时应按单向板设计。根据单向板与双向板的受力特点,在实际生产中,钢筋的布置部位与钢筋连接方式的合理性不仅有利于保证楼板的正常使用,也有利于提高混凝土楼板的耐久性。
对于四边支承的现浇混凝土楼板在设计中,其受力钢筋的放置方向往往容易被设计人员忽视,究竟是短边方向受力钢筋放在上面还是长度方向的放在上面,在施工图中未加以明确。根据板的受力特点,短边方向受力较大,对于板下部受力筋来讲应放在下边,长边方向受力相对较小,则放在上边,对于上层钢筋而言则恰恰相反,短边方向的受力钢筋应放在上边,长边方向的放在下边。
现浇混凝土楼板中受力钢筋的间距一般不小于70mm,钢筋间距不宜太小,否则,施工时混凝土振捣捧不好插入板内的进行振捣,这给施工造成一定的难度,也会影响混凝土的浇注质量。
钢筋间距亦不能太大,一般设计时,当板厚不大于150mm时,其间距不宜大于200mm,当板厚大于150mm时一般建议采用双层双向配筋,其间距不宜大于1.5倍板厚且不宜大于250mm。钢筋间距太大时,受力钢筋与混凝土之间的粘合力将减弱,其共同受力的性能不能充分发挥,导致楼板开裂而引发质量问题。
现浇混凝土楼板中受力钢筋距离梁或墙边多少才合适,在《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中未明确,其它规范也未给出相应的规定,而在图集11G101-1和12G901-4中均给出了不同的答案,前者表述的是距离梁或墙边1/2板筋间距(如图1);后者则表述的是距离梁或墙边50mm(如图2);笔者认为受力钢筋应离梁或墙边1/2板筋间距且不小于70mm为宜,这样有利于梁或墙边缘的混凝土浇注,可杜绝板边缘露筋和振捣不密实现象。
图1 图集11G101-1分离式配筋构造(括号内的锚固长度用于梁板式转换层的板)
图2 图集12G901-4分离式配筋构造(括号内的锚固长度用于梁板式转换层的板)
现浇混凝土楼板中分布钢筋离梁或墙边的距离可同受力钢筋的要求, 在此不再赘述。在实际操作中分布钢筋间距往往不被施工人员重视,当分布钢筋间距布置过大时,不能充分抵抗由温度变化产生的应力而导致楼面开裂,影响使用。在设计中其间距我们控制在规范要求的板截面面积的0.15%范围内,通常板厚为80~90mm、100~130mm、140~160mm时,其板支座处的分布钢筋布置间距则分别为φ6@200、φ8@250、φ8@200。在温度、收缩应力较大或集中荷载较大的现浇板区域内分布钢筋间距不宜大于200mm。当设计屋面板时,《高层建筑混凝土结构技术规程》要求板厚不宜小于120mm,宜双层双向配筋。通常在屋面板支座处负弯矩较大时,为了减少钢筋含量,除设计有板面通长钢筋外,还在支座处增设板面加强钢筋(如图3示),这时的板面通长钢筋取代分布钢筋的作用,其单位配筋面积不应小于板的最小配筋面积(As≥ρminbh).
为了避免板受力后,在支座上部出现裂缝的现象,通常在其支座上部配置受拉钢筋,俗称扁担筋、压梁铁。对与支承结构整体浇筑或嵌固在承重砌体墙内的现浇混凝土板,应沿支承周边配置上部构造钢筋,其直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积的1/3;与混凝土梁、墙整体浇筑单向板的非受力方向,钢筋截面面积尚不宜小于受力方向跨中板底钢筋截面面积的1/3。设计中一般现浇混凝土楼板钢筋从混凝土梁边、墙边伸入板内的长度不宜小于板计算跨长的1/4,对砌体墙而言支座处钢筋伸入板内的长度不宜小于板计算跨长的1/7,其中计算跨长对单向板按受力方向考虑,对双向板则按短边方向考虑。
图3 受力钢筋兼做温度收缩钢筋构造
注:配筋时建议板面加强钢筋与板面通长钢筋相同,相互间隔布置,两种钢筋间距不小于70mm
建筑设计中一般会在板上预留一些洞口,以供设备安装与管道铺设等方面的使用,这些洞口会削弱板的一部分刚度,因此,洞口的开设直径或边长一般不要大于1000mm,若超过的应在洞口边加设边梁;当洞口小于300mm时,板内受力钢筋可绕过洞口布置,可不必进行加固,不会对结构造成影响;当洞口直径或边长在300mm至1000mm内时,并在孔洞周边无集中荷载时,应沿孔洞边每侧配置附加钢筋,其面积不小于孔洞宽度内被切断的受力钢筋面积的一半,且根据板面荷载大小选用不小于2φ10的钢筋。
现浇混凝土楼板中受力钢筋的连接主要以绑扎搭接为主,焊接次之。钢筋的搭接接头是通过搭接长度上的钢筋与混凝土的粘结锚固作用来实现两根受力方向相反钢筋的应力传递,也可视为钢筋搭接是钢筋锚固的一种特例,由于搭接接头是两根并列的锚固钢筋在相反的方向受力,钢筋的有效粘结面积比用单根钢筋之间的混凝土易于剪断磨碎,因而削弱了锚固力,对搭接钢筋的传力较为不利。
现浇混凝土楼板中的钢筋接头宜设置在受力较小处,简支板或连续板下部纵向钢筋应伸至支座的中心线且锚固长度不应小于5d(d为下部钢筋直径), 当为转换层楼板时,其钢筋的锚固长度不应小于La;当连续板内温度收缩应力较大时,其伸入支座的锚固长度宜适当增加,但对与边梁整浇的板,支座负弯矩钢筋(负筋)的锚固长度应满足La的要求(详图4)或当设计按铰接时端部支座配筋构造于按15倍锚固长度锚入梁或墙外侧面处(详图5)。当板面钢筋通长时,其钢筋搭接部位应在板净中间的1/2范围内搭接(详图6),且在同一板跨中,一根受力钢筋不宜设置两个或以上接头。
图4 设计按刚接时端部支座配筋构造 图5 设计按铰接时端部支座配筋构造
受力钢筋接头部位应严格控制,位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积不宜大于50%,两交错搭接接头距离应控制在0.3位搭接长度以外,原因是同一截面内钢筋搭接接头过多,将使钢筋间距减小,削弱混凝土握裹力层,使劈裂缝相对集中,容易产生裂缝贯通而使混凝土保护层成片剥落,因此应对搭接长度区段内受力钢筋接头面积百分比率应该加以限制。
图6 有梁楼盖双层双向配筋构造
现浇混凝土楼板内钢筋的布置方向、布置长度、布置间距以及钢筋的连接质量均会直接影响钢筋混凝土的质量,我们应该从钢筋布置的合理性和钢筋连接长度与位置方面入手,严格控制设计与施工质量,让板内钢筋受力尽可能合理、混凝土抗压能力充分展现,为建设安全、经济、合理的建筑物创造条件。
参考文献:
[1]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[2]JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[3]建设部工程质量安全监督与行业发展司.2003全国民用建筑工程设计技术措施(结构)[M].北京:中国计划出版社,2003.
[4]12G901-1,混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图 [S].北京:中国计划出版社,2012.
[5]11G101-1,混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图[S].北京:中国计划出版社,2011.