地下室外墙钢筋细密排布对裂缝的影响及设计施工建议

孙彦彦

大连建筑设计研究所有限公司 辽宁大连 116011

地下建筑往往面积大、体量大，大部分均超过钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距。2008年国家质量检测中心发布的我国住宅建筑检测报告中指出，混凝土梁、板、墙体裂缝是住宅建筑检测中最为突出的质量问题。不同形式，不同程度的裂缝，不仅影响到建筑物的外观和功能，严重的将造成结构承载力降低，直接关系到人民的生命财产安全。因此，对墙体裂缝的研究至关重要。

1 影响裂缝宽度的因素

对于大多数地下室而言，外墙厚度一般介于300mm-600mm之间，外墙的受力状态及周边约束条件特点如下：

墙下为刚度很大的钢筋混凝土基础，受到较强的约束；

墙体为竖向构件，养护条件差；

水平方向配筋率较低。

因此，外墙的受力模型简化为底端为固定支座，上端为铰接支座的单向压弯构件。

由《混凝土结构设计规范》公式7．1．2-1，可见，

在混凝土强度、配筋面积一定的条件下，裂缝宽度与最外层纵向受拉钢筋保护层厚度、钢筋直径有关。

通过工程实例，简单阐述裂缝宽度钢筋直径的关系。

2 基本概况

某工程建筑为一层地下车库，层高5．3m，室外地坪标高-0．300m，地下水位-2．500m，混凝土强度等级C30，钢筋采用HRB400，地下室外墙300mm厚，纵筋保护层厚度40mm，最大裂缝宽度限值0．2mm，简化模型及内力计算结果如下：

3 钢筋直径、间距对裂缝宽度的影响

①计算有效受拉混凝土截面面积Ate

Ate=0．5×b×h

=0．5×1000×300

=150000mm2

②计算纵向钢筋配筋率ρte

ρte=As/Ate

=3142/150000

=0．021

③计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq=Σnidi2/Σniνidi

=（10×202）/（10×20×1．000）

=20．000mm

④计算构件受拉区纵向钢筋的应力σs

h0=h-as

=300-50

=250mm

σs=1000000×Mq/（0．87×As×h0）

=1000000×113．000/（0．87×3142×250）

=165．375N/mm2

⑤计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1．1-（0．65×ftk/（ρte×σs））

=1．1-（0．65×2．010/（0．021×165．375））

=0．723

⑥计算最大裂缝宽度ωmax

ωmax=αcr×ψ×σs/Es（1．9×c+（0．08×deq/ρte））

=1．900×0．723×165．375/200000．000×（1．9×40．000+（0．08×20．000/0．021））

=0．173mm

①计算有效受拉混凝土截面面积Ate

Ate=0．5×b×h

=0．5×1000×300

=150000mm2

②计算纵向钢筋配筋率ρte

ρte=As/Ate

=3272/150000

=0．022

③计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq=Σnidi2/Σniνidi

=（7×252）/（7×25×1．000）

=25．000mm

④计算构件受拉区纵向钢筋的应力σs

h0=h-as

=300-50

=250mm

σs=1000000×Mq/（0．87×As×h0）

=1000000×113．000/（0．87×3272×250）

=158．784N/mm2

⑤计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1．1-（0．65×ftk/（ρte×σs））

=1．1-（0．65×2．010/（0．023×151．200））

=0．723

⑥计算最大裂缝宽度ωmax

ωmax=αcr×ψ×σs/Es（1．9×c+（0．08×deq/ρte））

=1．900×0．723×158．784/200000．000×（1．9×40．000+（0．08×25．000/0．022））

=0．182mm

由以上计算结果可见，配筋面积As相同的情况下，小直径钢筋细密排布有利于墙体抗裂。

4 设计及施工建议

设计方面，应满足《混凝土结构设计规范》表3．4．5规定的裂缝控制限值要求，不得任意突破设计规范的要求；超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的结构，应设置后浇带，并加强施工养护；应优先采用小直径、小间距的配筋方式，以减小墙体裂缝的产生[1]。

施工方面，混凝土配合比应经过试配确定，宜选用低水化热、低碱含量的水泥，或使用非碱活性骨料；掺入混凝土配合比胶凝材料总量8%的HEA，制成补偿收缩混凝土；混凝土浇筑后，应在12h内采取保湿、控温措施，保证混凝土内外温差不超过25℃，温度陡降不超过10℃，拆模后应注意及时养护[2]。

5 结语

混凝土结构裂缝问题一直严重困扰着建筑的结构质量，在墙体的施工过程中，作为设计者或者施工者，严格要求和把关，在墙体裂缝的防治上有着突出的贡献。但是混凝土产生裂缝的原因是多方面的，只有合理地分析各种裂缝的成因，找到合适的解决方法，加以相应的措施，大大减小裂缝的产生，才能提高墙体的承载力，相应的也就提升了人们的生活水平[3]。