混凝土梁板強度小偏差對承載力的影響分析

尼福堯

近年來建筑工程施工質量逐年提高,但個別混凝土構件強度達不到設計圖紙要求的情況仍不能完全避免。這類問題牽扯了施工及監理人員的大量精力,甚至造成施工工期的大量延誤。一般來說這類事件中小偏差發生的幾率比較高,通常在一個強度等級以內。按照驗收規范的規定:對于強度偏差較大,不能滿足結構安全及使用功能的構件,必須進行返工重做或補強加固。對于強度偏差較小,經設計單位驗算能夠滿足結構安全及使用功能的可以予以驗收。那么這類強度小偏差構件對承載力的影響程度如何,本文以常見的梁板構件為例加以分析。

例一,混凝土現澆板,強度:C30,厚度:100 mm,受力筋:三級鋼φ 10@100,強度降為C25后的承載力分析。

1)原設計承載力計算:

混凝土受壓區高度:x=fyAs/fcb=360×78.5×10/(14.3×1 000)=19.8 mm。

設計彎矩承載力:M=fyAs(H0-x/2)=360×78.5×10×(80-19.8/2)=19.81 kN?m。

2)強度降為C25后的承載力計算:

混凝土受壓區高度:x1=fyAs/fc′b=360×78.5×10/(11.9×1 000)=23.7 mm。

設計彎矩承載力:M1=fyAs(H0-x1/2)=360×78.5×10×(80-23.7/2)=19.26 kN?m。

彎矩承載力降低:(19.81-19.26)/19.81=2.78%。

3)強度降為C25后,若仍滿足原設計承載力需配的鋼筋面積:

混凝土受壓區高度:x2=H0-(-2M/fc′b)0.5=24.6 mm。

需配的鋼筋面積:As=fc′bx2/fy=11.9×1 000×24.6/360=813.2 mm2。

實際的配筋為φ 10@100,面積785 mm2與計算所需配筋面積的偏差為:(813.2-785)/813.2=3.5%。

例二,混凝土框架梁,強度:C30,截面:b×h=200×500,受力筋:三級鋼3φ 22,面積:1 139.8 mm2,強度降為 C25后的承載力分析。

1)原設計承載力計算:

混凝土受壓區高度:x=fyAs/fcb=360×1 139.8/(14.3×200)=143.5 mm。

設計彎矩承載力:M=fyAs(H0-x/2)=360×1 139.8×(465-143.5/2)=161.4 kN?m。

2)強度降為C25后的承載力計算:

混凝土受壓區高度:x1=fyAs/fc′b=360×1 139.8/(11.9×200)=172.4 mm。

設計彎矩承載力:M1=fyAs(H0-x1/2)=360×1 139.8×(465-172.4/2)=155.4 kN?m。

彎矩承載力降低:(161.4-155.4)/161.4=3.7%。

3)強度降為C25后,若仍滿足原設計承載力需配的鋼筋面積:

混凝土受壓區高度:x2=H0-(-2M/fc′b)0.5=465-(4652-2×161.4×106/11.9×200)0.5=181.1 mm。

需配的鋼筋面積:As=fc′bx2/fy=11.9×200×181.1/360=1 197.3 mm2。

實際的配筋為1 139.8 mm2,與計算所需配筋面積的偏差為:(1 197.3-1 139.8)/1 197.3=4.8%。

以上是按照混凝土單筋截面計算的,若跨中截面考慮混凝土現澆板翼緣的影響,支座截面按雙筋截面計算,混凝土強度降低對承載力的影響比上面的計算結果還要小一些。

1)上面的兩例中,混凝土強度降低一個標號對承載力的降低及配筋偏差都在5%以內。由于設計所采用的鋼筋強度設計值為強度標準值的90%,所以實際配筋面積比計算配筋面積少5%在設計中是允許的。

2)雖然上面算例中梁板構件的截面及配筋是比較常見的,但并不能由此得出所有梁板構件在強度降低一個等級的情況下對承載力的降低及配筋偏差都在5%以內的結論。況且有的情況下圖紙中的配筋已經比設計計算值降了5%,所以發生強度不足事件必須由原設計單位進行校驗,以確定是否進行補強加固或重新施工。

本文無意于降低對混凝土強度的重視,目的是讓施工及監理人員對混凝土強度偏差的影響有一個直觀的認識,明確對該類事件處理的途徑,以避免人力、物力、工期的浪費。

[1] 謝咸頌,陶春才.影響混凝土強度的因素及控制措施[J].山西建筑,2008,34(23):167-168.