广州（NBA）国际体育演艺中心工程现浇混凝土楼板裂缝控制.pdf

4 4 0 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 4 1 卷第 5期 2 0 1 0 年 5月 Vo 1 ．41 No ． 5 Ma V ．2 0 1 O 广州( N B A) 国际体育演艺中心工程 现浇混凝土楼板裂缝控制 曾兆平，董鹏举 ，周 凯 ( 北京城建集团， 1 0 0 0 8 8 ， 北京) 摘要： 在广JJ 、I、 I ( N B A ) 国际体育演艺中心工程结构施工中， 针对楼板施工过程中可能产生的裂缝类型和裂缝 出现的原因， 分别进行了分类和分析， 并制定了相应的预防措施 ， 达到了预期的效果。 关键词： 广J』 、『 、I ( N B A ) 国际体育演艺中心；现浇混凝土楼板；裂缝；控制措施 中图分类号 ： T U 3 7 5 ． 2 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 0 ) 0 5 — 0 4 4 0 — 0 3 G U A N GZ HO U I N T E R N A T I o N A L S P OR T S A N D E N T E R T A I N ME N T C E N T E R ( N B A P R O J E C T CRACK CONTROL OF CAS T-I N—PLACE CONCRETE FLOOR Z E N G Z h a o - p i n g ， D ON G P e n g - j u ， Z H OU K a i ( B e i j i n g U r b a n C o n s t r u c t i o n G r o u p ，1 0 0 0 8 8 ，B e ij i n g ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： Du rin g t h e s t r u c t u r a l c o n s t r u c t i o n o f Gu a n g z h o u I n t e r n a t i o n a l S p o r t s a n d En t e r t a i n me n t C e n t e r ( N B A P r o j e c t ) ， w e c l a s s i f i e d t h e c r a c k t y p e s t h a t m a y h a v e f o r fl o o r c o n s t r u c t i o n ，a n d a n a l y z e d t h e r e a s o n s f o r c r a c k s ．T h e c o r r e s p o n d i n g p r e v e n t i v e me a s u r e s ， wh i c h h a v e a c h i e v e d t h e d e s i r e d r e s u l t s ， h a v e b e e n d e v e l o p e d ． Ke y wo r d s ：G u a n g z h o u I n t e r n a t i o n a l S p o rt s a n d E n t e rt a i n me n t C e n t e r( NB A P r o j e c t ) ；c a s t — i n — p l a c e fl o o r ； c r a c k；c o n t r o l me a s u r e s 拥有北京奥林匹克篮球馆内核， 酷似“ 鸟巢” 和国 家大剧院外形的广州 ( N B A )国际体育演艺中心工程 ( 图1 ) ， 由N B A ( 中国) 、 美国A E G 集团和广州开发区管委 会三方联合， 共同参与设计、 市场推广及运营， 是继北 京五棵松文化体育中心、上海世博文化中心之后全国 第三个集体育、 演艺、 文化娱乐于一体的大型综合性场 馆。 其地理位置十分显耀， 位于广州市经济开发区萝岗 区政府办公楼南侧， 屹立在开创大道旁， 是广州市开发 区在萝岗区的标志性建筑。 图1 广 l、 I ( N B A ) 国际体育演艺中心照片 收稿 日期 ： 2 0 1 0 — 0 2 — 0 3 作者简介： 曾兆平( 1 9 5 8 一 ) ， 男， 湖南洞口县人， 高级工程师， 广lJ J 、1 国际体 育演艺中心总承包部总_T程师， e — m a i l ： 1 3 8 0 8 8 4 1 5 6 7 @1 6 3 ． c o n ． 该工程总建筑面积为1 3 4 3 6 8 m ， 其中地上建筑面 积为8 4 8 1 3 ．9 m 。体育馆地上4 层、 地下1 层， 建筑高度 为3 4 ． 5 m 。 停车楼地上3 层、 地下2 层， 建筑高1 3 ．7 m 体 育馆内能容纳1 8 3 4 5 名观众，包括贵宾位、 低层次座位 以及豪华V I P { g 厢6 0 个。 建筑工程设计使用年限分为4 类；建筑设计使用 年限为1 0 0 年； 抗震设防烈度为7 度。 建筑耐火等级： 地 下和停车楼为一级 ； 体育馆地上为二级。主体结构为 框架剪力墙结构，混凝土强度等级为：柱C 5 0 ，楼板 C 3 0 。楼 板厚 度为 1 2 0 ， 1 5 0 ， 2 0 0 m m；柱 间跨度 达 8 ． 0 ， 9 ． 0 ， 1 6 ． 0 m等。 1 施工难点 作为广州市开发区的标志性建筑，广州国际体育 演艺中心工程独特的建筑外形和复杂的内部结构给施 工带来了很大难度。 ( 1 )酷似“ 鸟巢” 和国家大剧院的壳体外形， 呈非 标准的椭圆球体状， 施工技术复杂。 施工空间定位测量 难度大。 ( 2 )结构平面复杂， 呈椭圆状布局， 曲线墙体较 多， 平、 立面布置交错， 分界、 分层不规则， 无标准层， 不 利于模板周转和平面分区流水。 ( 3 )由于工期短 ， 水平结构楼板施工和竖向结构 2 0 1 0 年 5 月 曾兆平， 等 ： 广』J 、 『 、I ( N B A ) 国际体育演艺中心工程现浇混凝土楼板裂缝控制 4 4 1 墙柱施工的间隔时间大大缩短。 为了加快施工进度， 上 部结构施工时虽采取了一些技术措施．但大跨度的楼 板混凝土还是可能会出现裂缝。 ( 4 )楼板中繁多的预埋管线加大了楼板混凝土的 施工难度。 2 裂缝分类 ( 1 )第一类裂缝： 材料吊装和卸料区域易出现不 规则裂缝。 ( 2 )第二类裂缝： 混凝土终凝后， 随着早期强度的 增长， 在管线较多位置处， 裂缝从无到有， 且逐渐增加， 分为规则和不规则两种。 ( 3 )第三类裂缝： 留置施工缝造成的裂缝。 3 裂缝产生原因和防治措施 3 ． 1 第一类裂缝 3 ． 1 ． 1 原因分析 由于工期紧，在楼板混凝土养护不足的条件下就 开始了柱钢筋绑扎、 脚手架材料吊运等施工， 这给大跨 度部位的楼板混凝土带来很多问题。除了大跨度混凝 土总收缩值较大的不利因素外，其更易在强度不足的 情况下受到吊装卸料时的冲击振动荷载作用而产生不 规则的受力裂缝 ， 且这些裂缝一旦形成 ， 就难于闭合， 形成永久性裂缝。 3 ． 1 ． 2防治措 施 主体结构的楼层工期在许多情况下不能延长 ， 只 能从其他方面采取相应措施。 一 般模板设计和验算考虑的荷载有以下7 种： ( 1 )模架自重； ( 2 )新浇筑混凝土 自重 ： ( 3 )钢筋自重 ； ( 4 )施工人员及施工设备荷载 ； ( 5 )振捣混凝土时产生的荷载； ( 6 )新浇筑混凝土对模板侧面的压力； ( 7 )倾倒混凝土时产生的荷载。 而一般工程楼板模板设计时仅取 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 项 荷载， 未考虑吊装材料时的冲击力。 根据该项工程施 工顺序 ， 放线定 位后 ， 先吊运框 架柱钢筋、 再吊钢管脚手架。钢筋每吊重约0 ．5 ～ 1 t ； 塔 式起重机起吊速度为2 m ／ s ： 钢筋长4 — 6 m。 为防止落钩 时产生集中冲力， 在钢筋堆放处提前放置4 块2 m 长的 木板作为垫板， 使集中荷载变成面荷载 ； 根据能量守 恒定律 ， 在1 s 内对楼板的冲力为1 2 k N， 冲力的影响范 围为6 m ， 即： 在大跨度跨中的1 ／ 3 范围内设计楼板模板 时， 除了上述4 项荷载外再加上2 0 0 k g ／ m ， 基本上满足 要求 。 3 ． 2 第二类裂缝 3 ． 2 ． 1 原 因分析 3 ． 2 ． 1 ． 1 不规则裂缝 不规则裂缝产生的原因较多。 首先是材料因素， 目 前普遍采用预拌混凝土，而有的商品混凝土厂商在混 凝土中掺加大量 的粉煤灰 、 低 眭能混凝土外加剂、 中细 砂等作为降低成本的手段。再者是二次抹压不及时或 未进行二次抹压。 钢筋保护层过大， 会造成混凝土干缩 裂缝。 3 ． 2 ． 1 ． 2 规则裂缝 裂缝在上表面，是由于混凝土和易性等问题引起 的。裂缝在下表面， 是由于预埋线管、 特别是多根线管 的集散处是混凝土截面，受到较多削弱引起应力集中 所引起的。当预埋线管直径较小。房屋开间宽度也较 小 ， 且线管的敷设走向又不重合于( 即垂直于) 混凝土 的收缩和受拉方向时， 一般不会产生楼面裂缝； 反之 ， 当预埋线管直径较大， 开间宽度也较大， 且线管的敷设 走 向又重合于 ( 即平行于 )混凝土 的收缩和受拉方 向 时， 易产生楼面裂缝。 3 ． 2 ． 2防治措 施 3 ． 2 ． 2 ． 1 材料方面 控制好原材料质量 ， 选用高效优质的混凝土外加 剂， 改善并减小混凝土的收缩值。订购预拌混凝土时， 应根据工程的不同部位和性质提出对混凝土品质的明 确要求， 现场应逐车严格控制好预拌混凝土的坍落度， 以保证混凝土熟料的半成品质量。 3 ． 2 ． 2 ． 2 施工方面 钢筋在楼板混凝土中的抗拉受力 ，起着抵抗外荷 载所产生弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双 重作用，而这一双重作用均需钢筋处于上下合理的保 护层之中， 才能有效发挥作用。在实际施工中， 楼板下 层钢筋在钢筋保护层垫块及模板的依托下，保护层较 易正确控制。但若钢筋保护层垫块的间距大于1 ． 5 m 时， 钢筋网片的合理保护层厚度就无法保障， 因此纵横 交错的钢筋保护层垫块间距应限制在1 m 左右。 但楼面上层钢筋网的有效保护层一直是施工中的 一 大难题。其原因为： ( 1 )板的上层钢筋一般较细较软，受到踩踏后就 立即弯曲、 变形、 下坠； ( 2 )钢筋离楼层模板的高度较大，无法受到模板 的依托保护； 4 4 2 建筑技术 第 4 1 卷第 5 期 ( 3 )各工种交叉作业， 由于施工人员众多、 行走频 繁， 造成钢筋网被大量踩踏； ( 4 )上层钢筋网的小马凳间距设置过大 ，甚至不 设，仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚 支撑。 上述原因中， 前两条是客观存在的， 难于提出措施 加以改进，否则楼面负筋用钢量将大量增加，造成浪 费。 但后两条原因在施工中须大大改进。 遭踩踏处可采 取下列综合措施加以解决： ( 1 )在楼梯、 通道等频繁通行处搭设( 或铺设川 IA田 -, 时的简易通道， 以供施工人员通行； ( 2 )加强教育和管理，使全体操作人员充分重视 保护板面上层负筋位置正确的重要性， 必须行走时， 应 自觉地沿钢筋小马凳支撑点方向通行，不得随意踩踏 中间架空部位的钢筋； ( 3 )安排足够数量的钢筋工( 一般不少于4 人) ， 在 混凝土浇筑前及浇筑中及时对钢筋网进行整修，特别 是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最易发生处 ( 四 周转角处、 预埋线管处和大跨度房间处) 应重点整修； ( 4 )混凝土工在浇筑时对裂缝易发生部位和负弯 矩筋受力最大区域， 应铺设临时性木板， 增大接触面， 分散应力， 尽量避免上层钢筋受到踩踏变形。 针对最后一个原因， 根据大量的施工实践， 楼面双 层双向钢筋( 包括分离式配置的负弯矩短筋) 必须设置 小马凳， 其纵横向间距不应大于7 0 0 m m ( 1~ P 每m 2 不得少 于2 只) ， 特别是对于 8 一类细小钢筋， 小马凳的间距应 控制在6 0 0 m m 以内( 即每m 不得少于3 只) ， 这样才能取 得较好的效果。 关于预埋管线处裂缝防治，较粗的管线或多根管 线的集散处应增设抗裂小钢筋， 采用 )6 一 中 8 ， 间距小于 等于1 5 0 m m ， 两端的锚固长度应不小于3 0 0 m m ( 此条为 上海市有关规定) 。 管线在敷设时应尽量避免立体交叉 穿越， 交叉布线处可采用线盒转换， 同时在很多根管线 的集散处宜采用放射形分布， 尽量避免紧密平行排列， 以确保管线底部混凝土顺利浇筑和振捣密实。并且当 管线数量众多使集散处的混凝土截面大量削弱时， 宜 按预留孔洞构造要求在四周增设上下各2 ~ 9 1 2 的井字 形抗裂构造钢筋。 3 ． 3 第三类裂缝 3 ． 3 ． 1 原因分析 楼板施工缝目前均留在框架结构1 ／ 3 跨处。 但由于 混凝土收缩及现浇结构超静定引起的约束应力等， 造 成现浇混凝土楼板开裂( 尤其在施工缝位置) ， 虽然这 些裂缝一般并不影响结构的承载力和安全，但影响使 用功能。 3 ． 3 ． 2防 治措 施 根据 《 混凝土结构设计规范》 ( G B 5 0 0 1 0 — 2 0 0 2 ) ， 剪力墙是下端固定的竖向悬臂板。 再根据剪力墙结构 计算中假定之一——空间结构平面化假定， 确定剪力 墙受力简化图形： ( 1 ) 楼盖结构在其自身平面内的刚 度为无限大； ( 2 ) 各道剪力墙主要在其自身平面内发 挥作用， 在其平面外的刚度很小， 可忽略不计； ( 3 ) 简 支板或连续板下部纵向钢筋深人支座的锚固长度不 应小于5 d 。受力分析如图2 所示，墙体为连续刚弹性 体， 其根部为固定端， 楼板与墙体为铰接。 图2 剪力墙受力简化图形 另外， 楼板内支座处布置有负弯矩筋， 用于控制因 墙体约束而产生的负弯矩裂缝。从钢筋混凝土结构理 论而言， 配筋并不能防止混凝土开裂， 只能控制裂缝的 形态， 使其均匀细密。 根据以上论述，剪力墙结构体系楼板的施工缝完 全可留设在墙体中心处( 内墙， 且楼板伸入墙体不小于 8 0 m m ) ， 即使因其他因素产生裂缝， 上部墙体混凝土浇 筑后也可填补这些裂缝， 按受力分析也是合理可行的。 因此， 墙体施工缝位置可留置在门窗上部洞口l ， 3 处， 而楼板施工缝可按上述要求留置。 4 结语 广卅 1 国际体育演艺中心结构工程基本上按上述要 求进行了施工部署。经施工后检查， 得到了设计单位、 施工单位、 监理单位和广州市建委的一致好评。 该工程 已通过广州 1 市结构样板工程的验收。 参考文献 [ 1 ] 曾兆平， 孟庆祯， 刘跃， 等． 壳体工程5 6 0 m 长底环梁施工技术[ J ] ．建 筑技术， 2 0 0 4 ，3 5 ( 2 ) ： 1 1 0 — 1 1 2 ． [ 2 3 J G J 3 — 2 0 0 2 ， 高层建筑混凝土结构技术规程[ s ] ． [ 3 ] G B 5 0 0 1 0 — 2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范[ s ] ． [ 4 ] 叶烈平．混凝土结构设计原理[ M] ． 北京： 清华大学出版社， 2 0 0 3 ． [ 5 ] 徐有邻， 周氏． 混凝土结构设计规范理解与应用[ M] ． 北京： 中国建 筑工业出版社 ． 2 0 0 2 ．