钢筋混凝土楼板板面钢筋的构造要点探析 作者：杨文俊
来源：《城市建设理论研究》2013年第06期
摘 要：随着城市新区开发和建设的迅猛发展，在建筑工程中也发现现浇钢筋混凝土楼板板面裂缝普遍地存在。笔者有机会接触了一些板面裂缝的问题，认为要较好地解决板面的裂缝问题，必须从概念上明确板面裂缝产生的机理和控制方法，必须有设计和施工的密切配合，从而做到防患于未然。
关键词：钢筋混凝土；现浇楼板；板面裂缝；细部结构
中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：
在结构施工过程中固有的不确定性和复杂性决定了结构性能的千变万化，是结构施工阶段平均风险率较高的一个重要外在原因。例如材料性能、施工技术、施工质量、开洞、埋置水电线管、养护条件、使用环境等，都会引起现浇钢筋混凝土楼板板面开裂。
结构设计和施工过程中，结构的力学性能研究不充分以及施工管理的不完善，是引起现浇钢筋混凝土楼板板面开裂的内在原因。
结构上出现的裂缝主要有三个原因：1、荷载作用下受力引起的，若过早过宽地出现这种裂缝，预兆着结构在承载力方面有隐患；2、由于地基不均匀沉降引起的，若地基沉降不止，裂缝发展也不停；3、由收缩和温度作用引起的，但收缩和温度裂缝一经出现之后，结构中收缩和温度内力要释放掉一些，并且从塑性理论上讲，构建中的初应力不影响其最终极限承载力。
竖向荷载作用下板的变形和受力
工程实践中，现浇钢筋混凝土多区格楼板在竖向荷载下的变形和受力特点，取决于主梁、次梁与板的相对刚度，板格所处位置，恒荷载、活荷载的大小和活荷载的最不利布置形式。 虽然次梁作为板的支撑会对板形成局部加强，但楼板的变形在主梁跨度范围内仍然保持一定的整体性，即各板格的变形并非因为次梁的存在而相互独立，而是彼此之间有着密切的联系。板格所处位置不同，变形与受力特点不同。
当次梁与主梁的相对线刚度之比越小时，主梁支座处与次梁支座处的板面负弯矩之比越大。原因是次梁对板的约束已由刚性铰支座转化为柔性更大的弹性铰支座，板的次梁弹性铰支座的柔性卸去了次梁对板的部分板面负弯矩，转加给了板的跨中和主梁支座处板面。
同一格板各个角以及不同位置格板各个角的板面变形与受力，随板格所处位置不同而不同。再设计中依据抗弯承载力计算板的支座上部负弯矩钢筋面积后，在构造上，主梁的支座处板面的负弯矩，按计算结果宜适当增加，即支座的竖向刚性越大，板的负弯矩钢筋增加相应性越大。
二、板面钢筋的抗弯承载力
板面钢筋的抗弯承载力不够也常见于板的边梁支座处，作为板支座的边梁的抗扭转变形刚度与板的抗弯曲变形刚度之比较大甚至已很大，有时大到梁对板已近乎刚接。在实际工程中，由于目前钢筋混凝土梁的抗扭转刚度难于精确合理计算，同时还牵扯到柱的弯曲刚度与梁的抗扭转刚度的关系，设计人员大多靠感觉和工程经验确定，多数采取边梁支座处板面钢筋尽量少设置的的方法，即采取铰支计算，显然这样处理不一定符合结构的实际变形和受力状况，结果是板的边梁支座处板面产生弯曲变形裂缝。
大跨度的板的挠度较大，例如4m以上的大跨度钢筋混凝土板，施工时为避免挠度较大影响视觉，施工技术处理时，撑模起拱相应较大，若起拱20mm较大程度的降低了板的设计厚度，严重降低了板底的抗弯承载力和板的刚度，造成板的内力重分布，板的厚度与跨度之比越小，支座处板面的弯曲变形和内力增加越大，导致板面钢筋的抗弯承载力下降越大，结果是板的支座处板面弯曲变形裂缝增大。
三、板的抗剪承载力
一般的板不需要进行抗剪承载力的计算，但不意味板不需要进行抗剪承载力的计算，在某些状态下，仍需要按《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）进行板的抗剪承载力的计算。若板的厚度与跨度之比小到一定程度时，尤其是设计一些连续板时，连续板的厚度与跨度之比通常比简支板的厚度与跨度之比小，但连续板的某些支座剪力比简支板的支座剪力大，板的抗剪承载力很可能不足，必然导致出现板面弯剪斜裂缝。
四、温度和收缩应力
温度变化会引起结构位移变化，它是一种外界对结构的作用，与荷载作用一样，在自然界到处存在，在结构内也要引起应力、内力和位移等反应。因为混凝土收缩也是位移作用，在一般工程设计中，通常取混凝土的线收缩值为εsh=（1.5~2.0）×10-4，同时取混凝土的温度线膨胀系数为αt=1.0×10-5/℃，则混凝土收缩等价于温度降低15~20℃，要是两者合并在一起考虑的话，其结果统称之为温度-收缩应力。
如前所述，收缩和温度裂缝一出现，结构中收缩和温度内力要释放掉一些，并且从塑性理论上讲，构件中的初应力不影响其最终极限承载力，但塑性内力重分布后会引起弹性内力的变化，有些部位弹性内力减小，而另一些部位必然增大。所以温度裂缝的严重性要比荷载作用和地基不均匀沉降引起的裂缝轻。温度作用还可引发一些非结构裂缝。
由收缩和温度作用引起的内力或应力，在收缩和温度裂缝一出现后，结构中收缩和温度内力要释放掉一些，从塑性理论上讲，构件中的初应力不影响其最终极限承载力。
工程实践中，若上部结构楼板混凝土在夏季高温下成型，到严寒的冬季，有较大的温度下降，同时考虑混凝土的收缩，这两种不利因素再与荷载作用下的楼板的拉应力叠加在一起，混凝土结构较长且受到约束时(尤其是顶层楼板温差较大)，而又未采取有效措施，必然会产生很大的拉应力，超过混凝土的极限抗拉强度时导致混凝土开裂。此时，作为顶层楼板的约束的墙体或框架柱沿水平面受压。
对于框架结构的顶层楼板，为避免荷载、收缩和温度作用下的过大裂缝，应适当加强和保证边格楼板、角格楼板的板面支座负弯矩钢筋的足够强度、长度、受拉搭接长度和锚固长度。由于楼板荷载作用下的变形在主梁跨度范围内仍然保持一定的整体性，中间格楼板板底拉应力增加而板面支座拉应力减小，因此，中间格楼板板面支座由于自身收缩和温度下降冷缩负弯矩钢筋可不加强。
对于砌体结构、剪力墙结构和剪力墙间距小的框架-剪力墙结构的顶层楼板，所有墙体上的板面支座负弯矩钢筋均应适当加强，每间楼板的中间板面（荷载作用下的受压区面），构造上布置细密的少量钢筋网，保证其与板面支座负弯矩钢筋的受拉搭接长度即可。
五、现浇钢筋混凝土楼板板面钢筋的作用和设置
在构造上，由于次梁与主梁的支座上部负弯矩钢筋必然交叉，一般将主梁的上部钢筋设置在下层，但主梁的上部钢筋设置在下层必然导致在支座处主梁的上部裂缝加宽、加深，同时增加了此处板面的上部裂缝，因此，再设计中依据抗弯承载力计算主梁的支座上部负弯矩钢筋面积时，也相应这样考虑，而且主梁支座处上部钢筋按计算结果宜适当增加，以降低主梁的上部裂缝宽度。
垂直与主梁方向的板面钢筋，无论是计算设置还是附加设置，施工时主梁两侧都需要设置支撑将板面钢筋撑起，而不能简单地搁置。
在板的角部区域，板面双线均需要设置钢筋，在构造上，双向钢筋必然交叉，且均需要靠板面，与竖向刚性较大的支座（主梁）垂直的板的负弯矩钢筋设置在最上层，并保证受拉搭接长度和锚固长度。
一方面，由于施工振捣泌水，板面混凝土一般比板底混凝土疏松，从保证钢筋的粘结力方面，防止混凝土碳化，延缓钢筋锈蚀，保证耐久性，板面钢筋的混凝土保护层厚度必须达到规范规定值要求。而另一方面，为保证板面钢筋的抗弯承载力，以及防止板面混凝土收缩和冷缩而产生拉应力进而导致混凝土开裂，板面钢筋设计应选择细直径，施工应设置足够的支撑将钢筋撑起靠近板面。
因此，板面钢筋的设置必须合理协调构造，充分发挥其作用。
六、板面钢筋的锚固长度
在实际工程中，，结构边支座及卫生间、厨房、阳台板面与室内板面有高差处多见板面钢筋的锚固长度不够。常见到板面钢筋仅仅伸至梁的宽度中心，垂直部分做法与伸向跨中相同，即垂直长度为板厚减去一个保护层厚度，对于HPB235级光圆钢筋，端部无180°标准弯钩，导致工程中经常出现问题，或留下隐患。
见下图，构造上平直锚固长度小于La时，平直长度应不小于0.4La；垂直长度尚应不小于15d；按规范，对HPB235级光圆钢筋，La长度以外端部尚应做180°标准弯钩。
参考文献
GB-50010—2010 混凝土结构设计规范
GB-50666—2011 混凝土结构施工规范
王铁梦 工程结构裂缝控制中国建筑工业出版社2012
李国盛 建筑结构裂缝及加固疑难问题处理中国建筑工业出版社2011
建筑施工手册中国建筑工业出版社
彭圣浩 建筑工程质量通病防治手册中国建筑工业出版社
钢筋混凝土楼板板面钢筋的构造要点探析 作者：杨文俊
来源：《城市建设理论研究》2013年第06期
摘 要：随着城市新区开发和建设的迅猛发展，在建筑工程中也发现现浇钢筋混凝土楼板板面裂缝普遍地存在。笔者有机会接触了一些板面裂缝的问题，认为要较好地解决板面的裂缝问题，必须从概念上明确板面裂缝产生的机理和控制方法，必须有设计和施工的密切配合，从而做到防患于未然。
关键词：钢筋混凝土；现浇楼板；板面裂缝；细部结构
中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：
在结构施工过程中固有的不确定性和复杂性决定了结构性能的千变万化，是结构施工阶段平均风险率较高的一个重要外在原因。例如材料性能、施工技术、施工质量、开洞、埋置水电线管、养护条件、使用环境等，都会引起现浇钢筋混凝土楼板板面开裂。
结构设计和施工过程中，结构的力学性能研究不充分以及施工管理的不完善，是引起现浇钢筋混凝土楼板板面开裂的内在原因。
结构上出现的裂缝主要有三个原因：1、荷载作用下受力引起的，若过早过宽地出现这种裂缝，预兆着结构在承载力方面有隐患；2、由于地基不均匀沉降引起的，若地基沉降不止，裂缝发展也不停；3、由收缩和温度作用引起的，但收缩和温度裂缝一经出现之后，结构中收缩和温度内力要释放掉一些，并且从塑性理论上讲，构建中的初应力不影响其最终极限承载力。
竖向荷载作用下板的变形和受力
工程实践中，现浇钢筋混凝土多区格楼板在竖向荷载下的变形和受力特点，取决于主梁、次梁与板的相对刚度，板格所处位置，恒荷载、活荷载的大小和活荷载的最不利布置形式。 虽然次梁作为板的支撑会对板形成局部加强，但楼板的变形在主梁跨度范围内仍然保持一定的整体性，即各板格的变形并非因为次梁的存在而相互独立，而是彼此之间有着密切的联系。板格所处位置不同，变形与受力特点不同。
当次梁与主梁的相对线刚度之比越小时，主梁支座处与次梁支座处的板面负弯矩之比越大。原因是次梁对板的约束已由刚性铰支座转化为柔性更大的弹性铰支座，板的次梁弹性铰支座的柔性卸去了次梁对板的部分板面负弯矩，转加给了板的跨中和主梁支座处板面。
同一格板各个角以及不同位置格板各个角的板面变形与受力，随板格所处位置不同而不同。再设计中依据抗弯承载力计算板的支座上部负弯矩钢筋面积后，在构造上，主梁的支座处板面的负弯矩，按计算结果宜适当增加，即支座的竖向刚性越大，板的负弯矩钢筋增加相应性越大。
二、板面钢筋的抗弯承载力
板面钢筋的抗弯承载力不够也常见于板的边梁支座处，作为板支座的边梁的抗扭转变形刚度与板的抗弯曲变形刚度之比较大甚至已很大，有时大到梁对板已近乎刚接。在实际工程中，由于目前钢筋混凝土梁的抗扭转刚度难于精确合理计算，同时还牵扯到柱的弯曲刚度与梁的抗扭转刚度的关系，设计人员大多靠感觉和工程经验确定，多数采取边梁支座处板面钢筋尽量少设置的的方法，即采取铰支计算，显然这样处理不一定符合结构的实际变形和受力状况，结果是板的边梁支座处板面产生弯曲变形裂缝。
大跨度的板的挠度较大，例如4m以上的大跨度钢筋混凝土板，施工时为避免挠度较大影响视觉，施工技术处理时，撑模起拱相应较大，若起拱20mm较大程度的降低了板的设计厚度，严重降低了板底的抗弯承载力和板的刚度，造成板的内力重分布，板的厚度与跨度之比越小，支座处板面的弯曲变形和内力增加越大，导致板面钢筋的抗弯承载力下降越大，结果是板的支座处板面弯曲变形裂缝增大。
三、板的抗剪承载力
一般的板不需要进行抗剪承载力的计算，但不意味板不需要进行抗剪承载力的计算，在某些状态下，仍需要按《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）进行板的抗剪承载力的计算。若板的厚度与跨度之比小到一定程度时，尤其是设计一些连续板时，连续板的厚度与跨度之比通常比简支板的厚度与跨度之比小，但连续板的某些支座剪力比简支板的支座剪力大，板的抗剪承载力很可能不足，必然导致出现板面弯剪斜裂缝。
四、温度和收缩应力
温度变化会引起结构位移变化，它是一种外界对结构的作用，与荷载作用一样，在自然界到处存在，在结构内也要引起应力、内力和位移等反应。因为混凝土收缩也是位移作用，在一般工程设计中，通常取混凝土的线收缩值为εsh=（1.5~2.0）×10-4，同时取混凝土的温度线膨胀系数为αt=1.0×10-5/℃，则混凝土收缩等价于温度降低15~20℃，要是两者合并在一起考虑的话，其结果统称之为温度-收缩应力。
如前所述，收缩和温度裂缝一出现，结构中收缩和温度内力要释放掉一些，并且从塑性理论上讲，构件中的初应力不影响其最终极限承载力，但塑性内力重分布后会引起弹性内力的变化，有些部位弹性内力减小，而另一些部位必然增大。所以温度裂缝的严重性要比荷载作用和地基不均匀沉降引起的裂缝轻。温度作用还可引发一些非结构裂缝。
由收缩和温度作用引起的内力或应力，在收缩和温度裂缝一出现后，结构中收缩和温度内力要释放掉一些，从塑性理论上讲，构件中的初应力不影响其最终极限承载力。
工程实践中，若上部结构楼板混凝土在夏季高温下成型，到严寒的冬季，有较大的温度下降，同时考虑混凝土的收缩，这两种不利因素再与荷载作用下的楼板的拉应力叠加在一起，混凝土结构较长且受到约束时(尤其是顶层楼板温差较大)，而又未采取有效措施，必然会产生很大的拉应力，超过混凝土的极限抗拉强度时导致混凝土开裂。此时，作为顶层楼板的约束的墙体或框架柱沿水平面受压。
对于框架结构的顶层楼板，为避免荷载、收缩和温度作用下的过大裂缝，应适当加强和保证边格楼板、角格楼板的板面支座负弯矩钢筋的足够强度、长度、受拉搭接长度和锚固长度。由于楼板荷载作用下的变形在主梁跨度范围内仍然保持一定的整体性，中间格楼板板底拉应力增加而板面支座拉应力减小，因此，中间格楼板板面支座由于自身收缩和温度下降冷缩负弯矩钢筋可不加强。
对于砌体结构、剪力墙结构和剪力墙间距小的框架-剪力墙结构的顶层楼板，所有墙体上的板面支座负弯矩钢筋均应适当加强，每间楼板的中间板面（荷载作用下的受压区面），构造上布置细密的少量钢筋网，保证其与板面支座负弯矩钢筋的受拉搭接长度即可。
五、现浇钢筋混凝土楼板板面钢筋的作用和设置
在构造上，由于次梁与主梁的支座上部负弯矩钢筋必然交叉，一般将主梁的上部钢筋设置在下层，但主梁的上部钢筋设置在下层必然导致在支座处主梁的上部裂缝加宽、加深，同时增加了此处板面的上部裂缝，因此，再设计中依据抗弯承载力计算主梁的支座上部负弯矩钢筋面积时，也相应这样考虑，而且主梁支座处上部钢筋按计算结果宜适当增加，以降低主梁的上部裂缝宽度。
垂直与主梁方向的板面钢筋，无论是计算设置还是附加设置，施工时主梁两侧都需要设置支撑将板面钢筋撑起，而不能简单地搁置。
在板的角部区域，板面双线均需要设置钢筋，在构造上，双向钢筋必然交叉，且均需要靠板面，与竖向刚性较大的支座（主梁）垂直的板的负弯矩钢筋设置在最上层，并保证受拉搭接长度和锚固长度。
一方面，由于施工振捣泌水，板面混凝土一般比板底混凝土疏松，从保证钢筋的粘结力方面，防止混凝土碳化，延缓钢筋锈蚀，保证耐久性，板面钢筋的混凝土保护层厚度必须达到规范规定值要求。而另一方面，为保证板面钢筋的抗弯承载力，以及防止板面混凝土收缩和冷缩而产生拉应力进而导致混凝土开裂，板面钢筋设计应选择细直径，施工应设置足够的支撑将钢筋撑起靠近板面。
因此，板面钢筋的设置必须合理协调构造，充分发挥其作用。
六、板面钢筋的锚固长度
在实际工程中，，结构边支座及卫生间、厨房、阳台板面与室内板面有高差处多见板面钢筋的锚固长度不够。常见到板面钢筋仅仅伸至梁的宽度中心，垂直部分做法与伸向跨中相同，即垂直长度为板厚减去一个保护层厚度，对于HPB235级光圆钢筋，端部无180°标准弯钩，导致工程中经常出现问题，或留下隐患。
见下图，构造上平直锚固长度小于La时，平直长度应不小于0.4La；垂直长度尚应不小于15d；按规范，对HPB235级光圆钢筋，La长度以外端部尚应做180°标准弯钩。
参考文献
GB-50010—2010 混凝土结构设计规范
GB-50666—2011 混凝土结构施工规范
王铁梦 工程结构裂缝控制中国建筑工业出版社2012
李国盛 建筑结构裂缝及加固疑难问题处理中国建筑工业出版社2011
建筑施工手册中国建筑工业出版社
彭圣浩 建筑工程质量通病防治手册中国建筑工业出版社