張汶民 （淮南市建筑管理處，安徽 淮南 232001）

0 前 言

現(xiàn)澆板支座負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度偏大是建筑工程質(zhì)量通病之一。負(fù)筋保護(hù)層厚度過大造成板承載力下降，板面裂縫發(fā)生的幾率增大。目前，負(fù)筋造成的樓面裂縫問題已成為淮南市住宅工程質(zhì)量投訴的熱點(diǎn)之一。淮南市檢測(cè)中心依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》對(duì)現(xiàn)澆板底部受力鋼筋進(jìn)行保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)抽查負(fù)彎矩鋼筋厚度情況。自2010年以來，已經(jīng)抽查了3000余塊現(xiàn)澆板負(fù)筋保護(hù)層厚度。通過數(shù)據(jù)分析，了解淮南市施工企業(yè)在負(fù)彎矩鋼筋控制方面的實(shí)際狀況，為淮南市將來制定相應(yīng)質(zhì)量控制措施提供數(shù)據(jù)依據(jù)。本文通過建立力學(xué)模型，著重探討負(fù)筋偏差厚度對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響大小。

1 負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度統(tǒng)計(jì)分析

通過對(duì)3000余塊現(xiàn)澆板負(fù)筋保護(hù)層厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)于設(shè)計(jì)厚度為20mm的現(xiàn)澆板，其合格點(diǎn)率為26.66%，超差在1.5倍以外的檢測(cè)點(diǎn)約占總檢測(cè)點(diǎn)數(shù)的60.04%；對(duì)于設(shè)計(jì)厚度為15mm的現(xiàn)澆板，其支座負(fù)筋保護(hù)層合格點(diǎn)率僅為7.39%，而超差在1.5倍以外的檢測(cè)點(diǎn)盡占總檢測(cè)點(diǎn)數(shù)的87.59%（如圖1）。有些現(xiàn)澆板負(fù)筋厚度甚至超過了70mm。

2 模型設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1 模型設(shè)計(jì)

本文通過設(shè)計(jì)力學(xué)模型分析計(jì)算，探討支座處負(fù)筋保護(hù)層厚度正偏差對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響。

設(shè)計(jì)一連續(xù)雙向板樓蓋（見圖2），現(xiàn)澆板厚100mm，混凝土等級(jí)為C25（Ec=2.8×104N/mm2），采用HRB400級(jí)鋼，樓蓋面層做法：30mm厚水磨石（10mm厚水磨石面層（25kN/m3）,20mm厚水泥砂漿打底（20kN/m3）），板底20mm厚石灰砂漿抹灰（17kN/m3），板自重為25kN/m3，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取qk=5.0kN/m2。

圖3 區(qū)格C彎矩示意圖

2.2 按線彈性法設(shè)計(jì)區(qū)格C的配筋

2.2.1 荷載組合效應(yīng)的的確定

則按可變荷載效應(yīng)組合計(jì)算內(nèi)力：

2.2.2 區(qū)格C配筋

分別按圖4及圖5所示的荷載分布情況計(jì)算彎矩，取各彎矩值較大值作為該位置配筋彎矩值。結(jié)合支撐梁的約束作用在板內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)大的水平推力（拱效應(yīng)）的有利影響，將各控制截面的彎矩折減20%，得出各控制截面的最終彎矩。同時(shí)，將區(qū)格板按縱橫向劃分為2個(gè)寬為lx/4的邊緣板帶和一個(gè)中間板帶，且邊緣板帶每米板寬內(nèi)配筋面積為板中每米板寬配筋面積的50%（配筋見表1），保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值c=20mm。

3 長跨支座承載能力隨保護(hù)層變化情況分析

區(qū)格C各位置配筋情況 表1

圖1 不同設(shè)計(jì)值的支座負(fù)筋保護(hù)層實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)

圖4 支座負(fù)彎矩最小時(shí)荷載分布

圖5 跨中正彎矩最大時(shí)荷載分布

圖6 設(shè)計(jì)值為20mm時(shí)長跨支座承載能力隨保護(hù)層變化情況

根據(jù)實(shí)配鋼筋的情況，以內(nèi)力臂系數(shù)、受拉鋼筋截面面積為常量，鋼筋截面有效高度為變量，計(jì)算出雙向板長跨支座的承載能力，并與設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度c=20mm時(shí)支座的承載能力進(jìn)行比較，計(jì)算出保護(hù)層厚度由10mm～50mm時(shí)承載能力的變化情況（如圖6）。當(dāng)保護(hù)層厚度為10mm時(shí)，支座承載能力增強(qiáng)15.61%；當(dāng)保護(hù)層厚度為15mm時(shí)，支座承載能力增強(qiáng)7.81%；當(dāng)支座保護(hù)層厚度為28mm時(shí)，支座承載能力衰減12.48%；當(dāng)保護(hù)層厚度為50mm時(shí)，支座承載能力衰減46.82%。

4 板承載能力安全性分析

4.1 支座負(fù)彎矩最小時(shí)安全性分析

基本承載能力富余系數(shù)：假設(shè)長跨支座承載能力安全系數(shù)為1.0，則短跨跨中承載能力富余系數(shù)為6.27%，長跨跨中承載能力富余系數(shù)為49.12%；假設(shè)短跨跨中安全系數(shù)大于或等于1.0，則長跨支座承載能力富余系數(shù)為22.5%，短跨支座承載能力富余系數(shù)為1.9%，短跨跨中承載能力富余系數(shù)為10.5%，長跨跨中承載能力富余系數(shù)為17.1%。

當(dāng)長跨支座保護(hù)層厚度為28mm、其余條件不變時(shí)，雙向板長跨支座承載能力富余系數(shù)降低至7.19%；當(dāng)長跨支座保護(hù)層厚度為32mm時(shí)，其支座承載能力富余系數(shù)為-0.45%，即長跨支座將產(chǎn)生裂紋；當(dāng)長跨支座保護(hù)層厚度為50mm時(shí)，其支座安全系數(shù)為54.08%。不同保護(hù)層厚度時(shí)長跨支座的承載能力富余系數(shù)如圖6所示。

4.2 跨中彎矩最大時(shí)安全性分析

基本承載能力富余系數(shù)：假設(shè)跨中承載能力安全系數(shù)為1.0，則長跨支座承載能力富余系數(shù)為43.71%，短跨支座承載能力富余系數(shù)為43.99%。

當(dāng)長跨支座保護(hù)層厚度為28mm、其余條件不變時(shí)，雙向板長跨支座承載能力富余系數(shù)降低至2.93%；當(dāng)長跨支座保護(hù)層厚度為32mm時(shí)，其支座承載能力富余系數(shù)為-1.15%，即長跨支座已經(jīng)產(chǎn)生裂紋；當(dāng)長跨支座保護(hù)層厚度為50mm時(shí)，其支座安全系數(shù)為76.4%。不同保護(hù)層厚度時(shí)長跨支座的承載能力富余系數(shù)如圖6所示。

5 結(jié) 語

通過對(duì)淮南市3000余塊現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度的抽檢，給出淮南市負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度分布情況，為淮南市進(jìn)一步制定相應(yīng)質(zhì)量控制措施提供參考數(shù)據(jù)。筆者認(rèn)為，目前《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》對(duì)于板類構(gòu)件要求的允許偏差值+8mm、-5mm對(duì)現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋進(jìn)行驗(yàn)收在現(xiàn)階段很難實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該和板底部受力鋼筋允許偏差值差別化分類。

板面負(fù)彎矩鋼筋厚度的控制一直是施工企業(yè)控制的薄弱環(huán)節(jié)，容易受到施工現(xiàn)場管理混亂的影響。筆者發(fā)現(xiàn)淮南市某施工企業(yè)在建工程抽檢結(jié)果合格率非常高。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該施工企業(yè)并非采用了新技術(shù)控制措施，而是安排專人在澆筑現(xiàn)場監(jiān)督負(fù)筋下沉情況。負(fù)筋被踩下去后，專門負(fù)責(zé)人員再把負(fù)筋提起來，方法很簡單，但效果最明顯。由此可見，負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度控制不好并不是技術(shù)手段不合理，主要是施工企業(yè)人員的素質(zhì)有待提高。

本文建立的力學(xué)模型由于計(jì)算簡圖與受力情況不完全相符，按線彈性分析法設(shè)計(jì)的雙向板實(shí)際承載能力往往大于設(shè)計(jì)計(jì)算的承載能力。本文通過模型設(shè)計(jì)、計(jì)算分析，得出長跨支座承載能力隨保護(hù)層厚度變化產(chǎn)生的衰減率，并得出兩種不同荷載分布情況下長跨支座承載能力富余系數(shù)及安全性。

綜上所述，現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度的正偏差造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力的衰減。除了加強(qiáng)施工階段控制外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度的檢測(cè)及驗(yàn)收工作。

[1]沈蒲生.樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[2]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[3]GB50204-2002,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(2011年版)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[4]11G101-1,混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、梁、板)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2004.