大空间砌体结构现浇板的挠度与裂缝控制(一)

由于砌体结构的脆性，其抗震性能不如框架结构等。如果甲方没有特殊要求，我们一般采用现浇混凝土楼板作为楼板，可以提高结构的整体抗震性能。但现浇混凝土楼板通常会产生裂缝，尤其是大空房间(大于4200mm)。如果处理不当，挠度和裂缝宽度会比较大，对结构的安全性和适用性造成严重威胁。我们必须事后处理。但裂缝产生的原因多而复杂，一旦产生，处理起来会比较困难，这就要求我们在设计和施工中严格控制，从“放、防、抗”三个方面综合采取措施，三者兼顾，以“放、防”为主。
一、从设计的角度来看
当今社会，建筑结构设计是建造一座建筑必不可少的重要工序，是社会文明传承发展的结晶。可以合理安排建筑的功能，在保证安全的基础上考虑结构的经济性，防止盲目的不必要的浪费。而现行设计规范侧重于强度，没有综合考虑混凝土的温差、收缩特性等因素，配筋量达不到要求。现浇混凝土楼板首先要按规范达到强度要求，防止强度不足造成破坏。根据强度要求，大空房现浇混凝土楼板厚度较大，导致其挠度和裂缝相应增加。为了防止大空砌体结构现浇板产生过大的挠度和裂缝，必须从设计的各个方面入手。
1.1平面和立面布局要规整
建筑的平面布局要规整对称，使平面造型具有良好的整体功能；建筑的立面和竖向截面也应力求规整，避免竖向刚度和抗侧力构件承载力发生突变。结构的水平和竖向刚度应均匀变化，以避免对墙体产生过大的扭矩，即避免结构的整体抗震性能。由于现浇板与墙体的连接，扭矩会通过连接传递到现浇板上，导致现浇板上出现较大裂缝。
1.2控制建筑的长宽比和高宽比
钢筋混凝土的线膨胀系数α = 1.0x10-5，普通砌体的线膨胀系数α = 0.5x10-5。在相同温差下，钢筋混凝土的胀缩值约为砌体的两倍。由于构件的热胀冷缩与温度、构件长度和材料线膨胀系数有关，当温差和墙体刚度较大时，墙体会限制现浇板的变形，导致现浇板产生拉压力和扭矩。当拉压力和扭矩超过现浇板的极限强度时，就会出现裂缝。建筑的长宽比越大，沿纵向的温差越大。当温差达到一定值时，现浇板就会产生并扩展裂缝。同时，建筑物纵向越长，地基越有可能产生不均匀沉降，对结构造成不利的附加应力，地基破坏墙体，产生裂缝，最终导致现浇板破坏。所以建筑的长宽比不能太大。《砌体结构设计规范》GB50003-2001中表6.3.1给出了砌体建筑伸缩缝的间距，该间距是针对墙体的竖向裂缝，但也适用于现浇板的裂缝。当房屋出现大空砌体结构现浇板时，应严格控制伸缩缝的间距。
地震时，如果建筑物的高宽比过小，建筑物在宽度方向的刚度相对较小，容易造成该方向的破坏，同时整个建筑物容易发生扭转破坏，严重的会导致现浇板开裂。《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中表7.1.4也给出了建筑高宽比的限制。
1.3大空房间现浇板的房间布置
我们知道，越靠近房屋顶部，墙体与现浇板温差越大，越容易造成现浇板裂缝，特别是对于大空房间的砌体结构现浇板。出于功能需求，一般会将大空现浇板房放在房屋底层。为此，首先应对底墙进行加固，防止底墙失去整体性，导致应力集中在大跨度现浇板上，最终导致大跨度现浇板上出现余量过大和裂缝。由于这种结构属于上刚下柔的结构体系，可以参考文献对墙体结构进行加固。建筑物的阳角被纵横向刚度相对较高的墙体约束，限制了现浇板的自由变形。而且建筑的阳角是结构温差大的位置，尽量不要将大空现浇板布置在建筑的阳角。
1.4建筑物采取保温措施
采取保温措施控制房屋室内外温差，也是减少墙体和现浇板变形，控制现浇板产生的拉力和扭矩，减少裂缝的发生，限制裂缝发展的切实有效的手段。特别是建筑物的屋顶，要做好保温措施。对于建筑外墙的保温措施，建筑师应根据现代建筑的适用性要求进行合理安排，使保温措施满足多种用途的要求，防止能源的浪费；结构工程师也可以使用370毫米厚的外墙。
1.5从配筋方面
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中的余量和裂缝公式可知，采用细而密的钢筋可以提高混凝土的抗裂性，而适当提高负筋的配筋率可以提高混凝土的刚度B和抗裂性。结合具体情况，在配筋率相同的情况下，如果施工质量合格，采用薄密配筋可以提高现浇板的抗裂性能。如果对施工质量有疑问，采用薄密配筋法施工时，现浇板上部负筋容易弯曲和被撞倒，导致保护层过厚，承载力降低，混凝土表面水泥浆增多，混凝土收缩增大，现浇板裂缝增多。此时应采用粗细钢筋，但钢筋间距一般小于200mm，并合理布置部分分布筋。
适当提高负筋的配筋率，可以提高混凝土的极限拉应变和刚度b，减少现浇板的留量，减少现浇板裂缝的出现。同时，在大空房间有现浇板的建筑的阳角处，由于扭矩比较大，应通过长度双向配置负筋；如果现浇板不可避免地布置在房屋顶部，由于楼板温差大，负筋也应双向或间隔布置。