建筑工程顶板裂缝防治措施.docx

唐山东盛建筑安装有限公司
楼顶板裂缝阴水成因及防治措施研究
【摘 要】随着我国国民经济的发展以及城市建设步伐的加快，建筑工程得到了快速的发展与壮大。虽然，我国建筑行业在国民建设中取得了瞩目的成就，但是在建筑工程中依然存在着许多问题与不足，其中，建筑工程的顶板裂缝阴水问题就是建筑工程中最为常见的一类问题，也是住户反映最多的一类问题。因此，本文针对建筑工程中经常出现的顶板裂缝阴水问题进行了分析与研究，并根据问题特点提出了针对性的防治措施，以期能够有效避免或减少建筑工程施工中的顶板裂缝阴水问题，提高整个建筑工程的质量和使用性能。
【关键词】建筑工程；现浇砼顶板；顶板裂缝阴水；原因；控制措施
1 引言
建筑工程中的顶板裂缝阴水是一种常见的质量通病。经过数据统计分析发现，在建筑工程施工中，由于模板支撑刚度应力不足造成的顶板裂缝和早期上料施工原因造成的顶板裂缝最为重要。由于温度应力造成的裂缝主要产生在屋面板、女儿墙、挑檐及顶层墙体等部位。虽然温度裂缝不会对建筑结构安全产生太大影响，但是会对建筑的美观及正常使用产生影响，严重的甚至会产生砼内部钢筋锈蚀腐烂，损害设计年限的使用，顶板裂缝会对建筑整体刚度产生影响，造成住户产生极大的心理压力；顶板裂缝会对建筑防水层产生破坏，引起屋面渗漏水，给住户带来生活上的麻烦。同时，也会对设计、施工、建设单位的声誉带来影响。因此，必须对顶板裂缝的成因进行分析，并结合国内外处理顶板裂缝的研究成果，提出有效的防治控制措施。
2 建筑顶板裂缝成因
2.1 模板支撑刚度应力因素
在框剪结构中建筑模板起着关键性作用，顶板模板的支撑刚度应力，往往被人们所忽视，施工单位与模板工为了节省材料省工省力，并且没有模板支撑刚度应力计算，顶板支撑减少，钢管、木楞、竹胶板等材料质量：薄、小、差，造成模板支撑刚度不足，引起顶板裂缝阴水现象。
2．2早期上料施工原因
砼顶板在终凝时期，时间在48小时以内早期上料施工，人员、材料等扰动混凝土顶板，产生混凝土顶板裂缝现象。
2，3、缺少上料平台
在施工过程中，5层以下基本上没有卸料平台，即使有卸料平台也只是卸比较小的材料，如：钢筋、钢管、木楞、模板等都卸在顶板上，造成扰动混凝土顶板产生混凝土顶板裂缝现象。
2.4温度因素
温差也是造成建筑顶板或墙体产生开裂的首要因素。这种顶板或墙体裂缝主要是因为建筑物的各个部位受热不均，从而产生的温度变形不协调，引起顶板或墙体开裂。温度裂缝的严重程度与环境温差成正比，环境温差越大裂缝就越严重，温差小时开裂也小，屋面保温隔热效果差的裂缝就越严重，保温隔热效果好的裂缝就轻。砖砌体与混凝土的线膨胀系数大约相差一倍，在环境温差条件下，砖砌体产生的温度变形比较小，而混凝土产生的温度变形就比较大，这种变形差异会引起两者的相对位移，在建筑端部的砖墙内产生剪力和拉力，从而使得截面发生突变，产生应力集中，进而引起顶板或墙体开裂。
3. 建筑顶板裂缝的防治措施
3.1 加强模板支撑刚度应力
在框剪结构中建筑模板的支撑模板支架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。
模板支架搭设高度为5.5米，
搭设尺寸为：立杆的纵距 b≤0.90米，立杆的横距 l≤0.7500米，立杆的步距 h=1.00米。

图1 楼板支撑架立面简图

图2 楼板支撑架荷载计算单元
采用的钢管类型为48×3.0。
（1）、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载标准值 q1 = 25.000×0.200×0.900+0.300×0.750=4.725kN/m
活荷载标准值 q2 = (2.000+1.000)×1.000=3.000kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 100.00×1.80×1.80/6 = 54.00cm3；
I = 100.00×1.80×1.80×1.80/12 = 48.60cm4；
(1)抗弯强度计算
f = M / W < [f]
其中 f —— 面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；
　　 M —— 面板的最大弯距(N.mm)；
　　 W —— 面板的净截面抵抗矩；
[f] —— 面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；
M = 0.100ql2
其中 q —— 荷载设计值(kN/m)；
经计算得到 M = 0.100×(1.2×5.350+1.4×3.000)×0.500×0.500=0.266kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.266×1000×1000/54000=4.917N/mm2
面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
(2)抗剪计算 [可以不计算]
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.600×(1.2×5.350+1.4×3.000)×0.500=3.186kN
　　截面抗剪强度计算值 T=3×3186.0/(2×1000.000×18.000)=0.266N/mm2
　　截面抗剪强度设计值 [T]=1.40N/mm2
抗剪强度验算 T < [T]，满足要求!
(3)挠度计算
v = 0.677ql4 / 100EI < [v] = l / 250
面板最大挠度计算值 v = 0.677×5.350×5004/(100×6000×486000)=0.776mm 面板的最大挠度小于500.0/250,满足要求!
（2）、纵向支撑钢管的计算
纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算，截面力学参数为
截面抵抗矩 W = 5.08cm3；
截面惯性矩 I = 12.19cm4；
1.荷载的计算：
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m)：
q11 = 25.000×0.200×0.500=2.500kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m)：
q12 = 0.350×0.500=0.175kN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m)：
经计算得到，活荷载标准值 q2 = (1.000+2.000)×0.500=1.500kN/m
静荷载 q1 = 1.2×2.500+1.2×0.175=3.210kN/m
活荷载 q2 = 1.4×1.500=2.100kN/m
2.抗弯强度计算
最大弯矩 M = 0.1ql2=0.1×5.31×1.00×1.00=0.531kN.m
最大剪力 Q=0.6×1.000×5.310=3.186kN
最大支座力 N=1.1×1.000×5.310=5.841kN
抗弯计算强度 f=0.531×106/5080.0=104.53N/mm2
纵向钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=(0.677×4.175+0.990×1.500)×1000.04/(100×2.06×105×121900.0)=1.126mm
纵向钢管的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!
（3）、板底支撑钢管计算
横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算
集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P=5.84kN

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图(kN.m)

支撑钢管变形图(mm)

支撑钢管剪力图(kN)
经过连续 的计算得到
最大弯矩 Mmax=1.022kN.m
最大变形 vmax=2.691mm
最大支座力 Qmax=12.558kN
抗弯计算强度 f=1.022×106/5080.0=201.22N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!
（4）、扣件抗滑移的计算
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):
R ≤ Rc
其中 Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；
R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
计算中R取最大支座反力，R=12.56kN
单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!
当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；
双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。
（5）、模板支架荷载标准值(立杆轴力)
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容：
(1)脚手架的自重(kN)：
NG1 = 0.129×5.500=0.710kN
(2)模板的自重(kN)：
NG2 = 0.350×1.000×1.000=0.350kN
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)：
NG3 = 25.000×0.200×1.000×1.000=5.000kN
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 6.060kN。
2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。
经计算得到，活荷载标准值 NQ = (1.000+2.000)×1.000×1.000=3.000kN
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG + 1.4NQ
（6）、立杆的稳定性计算
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值 (kN)；N = 11.47
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到；
　　 i —— 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.58
　　 A —— 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.89
　　 W —— 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 5.08
　　 —— 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)；
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
　　 l0 —— 计算长度 (m)；
如果完全参照《扣件式规范》，由公式(1)或(2)计算
l0 = k1uh (1)
l0 = (h+2a) (2)
　　 k1 —— 计算长度附加系数，取值为1.155；
u —— 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u = 1.70
　 a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.30m；
公式(1)的计算结果： = 113.15N/mm2，立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
公式(2)的计算结果： = 60.71N/mm2，立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
（7）、楼板强度的计算
1.计算楼板强度说明
验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取4.50m，楼板承受的荷载按照线均布考虑。
宽度范围内配筋2级钢筋，配筋面积As=2430.0mm2，fy=300.0N/mm2。
板的截面尺寸为 b×h=4050mm×200mm，截面有效高度 h0=180mm。
按照楼板每7天浇筑一层，所以需要验算7天、14天、21天...的
承载能力是否满足荷载要求，其计算简图如下：

2.计算楼板混凝土7天的强度是否满足承载力要求
楼板计算长边4.50m，短边4.50×0.90=4.05m，
楼板计算范围内摆放5×5排脚手架，将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。
第2层楼板所需承受的荷载为
q=1×1.2×(0.35+25.00×0.20)+
1×1.2×(0.71×5×5/4.50/4.05)+
1.4×(2.00+1.00)=11.79kN/m2
计算单元板带所承受均布荷载q=4.05×11.79=47.75kN/m
板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算
Mmax=0.0588×ql2=0.0588×47.75×4.052=46.05kN.m
验算楼板混凝土强度的平均气温为15.00℃，查温度、龄期对混凝土强度影响曲线
得到7天后混凝土强度达到58.40%，C30.0混凝土强度近似等效为C17.5。
混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=8.41N/mm2
则可以得到矩形截面相对受压区高度：
ξ= Asfy/bh0fcm = 2430.00×300.00/(4050.00×180.00×8.41)=0.12
查表得到钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为
s=0.113
此层楼板所能承受的最大弯矩为：M1=sbh02fcm = 0.113×4050.000×180.0002×8.4×10-6=124.7kN.m
结论：由于ΣMi = 124.69=124.69 > Mmax=46.05
所以第7天以后的各层楼板强度和足以承受以上楼层传递下来的荷载。
第2层以下的模板支撑可以拆除。
3，2、加强对混凝土顶板面层的管理
混凝土顶板浇注期间，用插式振捣棒震实，然后再用平板振捣器拉平，在终凝前用人工或电抹子搓平，最少搓二遍，然后用塑料蒙膜蒙严覆盖即可，这样有效预防顶板产生裂缝。
3，3、控制施工时间
混凝土顶板浇注施工完毕时间算起，48小时以后混凝土的抗压强度设计值以大于1N/mm²，开始上人放线超平一天，这时 混凝土顶板浇注完毕时间为72小时，从现在开始施工方能有效减少顶板裂缝的产生。
3，4、搭设卸料平台
混凝土顶板浇注施工完毕后，务必搭设卸料平台，承载能力符合规范要求，在工期紧任务重的情况下，可以在房间两侧剪力墙位置各设一根高180mm长6-8米的钢梁，钢梁上再搭设4-5根高180mm长大于房间轴线尺寸的钢梁为卸料平台，卸料总重不能超过1000Kg，这样有效预防顶板扰动产生裂缝。
3.5、温差防护措施
（1）建筑物的屋面板受到阳光辐射较多，吸收的热量也多，因此，应在顶面板处增设空气隔热层或选用保温性能良好、导热系数小的材料作为保温层，对层面板的温度的进行有效控制。这样就会大大缩小屋面板与墙体之间的温差，有效预防顶层墙体产生裂缝。
（2）在屋面板的保温隔热层或砂浆找平层应分别设置分隔缝，间距不得超过6m，缝宽应不小于30mm。在墙体圈梁与屋面板的接触面处设置水平滑动层，材料可采用橡胶片或两层油毡夹滑石粉。
（3）在顶层圈梁上可设置一道40～50mm宽的遮阳板，避免阳光直接照射到钢筋混凝土圈梁上，以减小由于温差而产生的应力。
3.3 加强对浇筑施工的控制
（1）降低入模温度
在施工过程中，可在墙体混凝土的拌合水中加入冰屑或地下水来降低拌合温度，如果外界环境的温度较高，可在施工现场用幕布、草席等对露天砂石进行覆盖，以避免或减少阳光照射，同时在施工前用水对其进行降温处理。
（2）控制内部温度
在混凝土构件内部预先设置冷却水管，通过冷水循环加快混凝土内部热量的散发，减少混凝土因冷却凝土产生的热量，保证墙体混凝土强度及良好的和易性。
（3）加强振捣
在墙体混凝土的浇筑过程中一般采用二次机械振捣，在进行二次振捣时，应掌握好振捣的力度及时间，保持模板等建筑框架的稳定，防止混凝土因沉落而发生的微裂或裂缝。
4 结语
通过上诉分析可知，顶板裂缝的防治应注重从设计和施工方面采取有效措施。当顶板裂缝出现后，应密切观察，对其成因及变化趋势做出准确判断，如对结构安全产生影响，应及时采取疏散、加固不强或拆除返工等措施，若裂缝发展变缓且趋于稳定，可只进行裂缝表面修复处理。总之，只有在设计、施工及原材料控制中对各影响因素严格把关，认真执行设计、施工规范，方能有效减少顶板裂缝的产生。
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