淮南市現澆板負彎矩鋼筋保護層厚度的統計及探討

張汶民 （淮南市建筑管理處，安徽 淮南 232001）

0 前 言

現澆板支座負彎矩鋼筋保護層厚度偏大是建筑工程質量通病之一。負筋保護層厚度過大造成板承載力下降，板面裂縫發生的幾率增大。目前，負筋造成的樓面裂縫問題已成為淮南市住宅工程質量投訴的熱點之一。淮南市檢測中心依據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》對現澆板底部受力鋼筋進行保護層厚度進行檢測，同時抽查負彎矩鋼筋厚度情況。自2010年以來，已經抽查了3000余塊現澆板負筋保護層厚度。通過數據分析，了解淮南市施工企業在負彎矩鋼筋控制方面的實際狀況，為淮南市將來制定相應質量控制措施提供數據依據。本文通過建立力學模型，著重探討負筋偏差厚度對結構承載力的影響大小。

1 負彎矩鋼筋保護層厚度統計分析

通過對3000余塊現澆板負筋保護層厚度數據進行統計，對于設計厚度為20mm的現澆板，其合格點率為26.66%，超差在1.5倍以外的檢測點約占總檢測點數的60.04%；對于設計厚度為15mm的現澆板，其支座負筋保護層合格點率僅為7.39%，而超差在1.5倍以外的檢測點盡占總檢測點數的87.59%（如圖1）。有些現澆板負筋厚度甚至超過了70mm。

2 模型設計與計算

2.1 模型設計

本文通過設計力學模型分析計算，探討支座處負筋保護層厚度正偏差對結構承載力的影響。

設計一連續雙向板樓蓋（見圖2），現澆板厚100mm，混凝土等級為C25（Ec=2.8×104N/mm2），采用HRB400級鋼，樓蓋面層做法：30mm厚水磨石（10mm厚水磨石面層（25kN/m3）,20mm厚水泥砂漿打底（20kN/m3）），板底20mm厚石灰砂漿抹灰（17kN/m3），板自重為25kN/m3，活荷載標準值取qk=5.0kN/m2。

圖3 區格C彎矩示意圖

2.2 按線彈性法設計區格C的配筋

2.2.1 荷載組合效應的的確定

則按可變荷載效應組合計算內力：

2.2.2 區格C配筋

分別按圖4及圖5所示的荷載分布情況計算彎矩，取各彎矩值較大值作為該位置配筋彎矩值。結合支撐梁的約束作用在板內產生相當大的水平推力（拱效應）的有利影響，將各控制截面的彎矩折減20%，得出各控制截面的最終彎矩。同時，將區格板按縱橫向劃分為2個寬為lx/4的邊緣板帶和一個中間板帶，且邊緣板帶每米板寬內配筋面積為板中每米板寬配筋面積的50%（配筋見表1），保護層厚度設計值c=20mm。

3 長跨支座承載能力隨保護層變化情況分析

區格C各位置配筋情況 表1

圖1 不同設計值的支座負筋保護層實測值統計

圖4 支座負彎矩最小時荷載分布

圖5 跨中正彎矩最大時荷載分布

圖6 設計值為20mm時長跨支座承載能力隨保護層變化情況

根據實配鋼筋的情況，以內力臂系數、受拉鋼筋截面面積為常量，鋼筋截面有效高度為變量，計算出雙向板長跨支座的承載能力，并與設計保護層厚度c=20mm時支座的承載能力進行比較，計算出保護層厚度由10mm～50mm時承載能力的變化情況（如圖6）。當保護層厚度為10mm時，支座承載能力增強15.61%；當保護層厚度為15mm時，支座承載能力增強7.81%；當支座保護層厚度為28mm時，支座承載能力衰減12.48%；當保護層厚度為50mm時，支座承載能力衰減46.82%。

4 板承載能力安全性分析

4.1 支座負彎矩最小時安全性分析

基本承載能力富余系數：假設長跨支座承載能力安全系數為1.0，則短跨跨中承載能力富余系數為6.27%，長跨跨中承載能力富余系數為49.12%；假設短跨跨中安全系數大于或等于1.0，則長跨支座承載能力富余系數為22.5%，短跨支座承載能力富余系數為1.9%，短跨跨中承載能力富余系數為10.5%，長跨跨中承載能力富余系數為17.1%。

當長跨支座保護層厚度為28mm、其余條件不變時，雙向板長跨支座承載能力富余系數降低至7.19%；當長跨支座保護層厚度為32mm時，其支座承載能力富余系數為-0.45%，即長跨支座將產生裂紋；當長跨支座保護層厚度為50mm時，其支座安全系數為54.08%。不同保護層厚度時長跨支座的承載能力富余系數如圖6所示。

4.2 跨中彎矩最大時安全性分析

基本承載能力富余系數：假設跨中承載能力安全系數為1.0，則長跨支座承載能力富余系數為43.71%，短跨支座承載能力富余系數為43.99%。

當長跨支座保護層厚度為28mm、其余條件不變時，雙向板長跨支座承載能力富余系數降低至2.93%；當長跨支座保護層厚度為32mm時，其支座承載能力富余系數為-1.15%，即長跨支座已經產生裂紋；當長跨支座保護層厚度為50mm時，其支座安全系數為76.4%。不同保護層厚度時長跨支座的承載能力富余系數如圖6所示。

5 結 語

通過對淮南市3000余塊現澆板負彎矩鋼筋保護層厚度的抽檢，給出淮南市負彎矩鋼筋保護層厚度分布情況，為淮南市進一步制定相應質量控制措施提供參考數據。筆者認為，目前《混凝土結構工程施工質量驗收規范》對于板類構件要求的允許偏差值+8mm、-5mm對現澆板負彎矩鋼筋進行驗收在現階段很難實現，應該和板底部受力鋼筋允許偏差值差別化分類。

板面負彎矩鋼筋厚度的控制一直是施工企業控制的薄弱環節，容易受到施工現場管理混亂的影響。筆者發現淮南市某施工企業在建工程抽檢結果合格率非常高。通過調查發現，該施工企業并非采用了新技術控制措施，而是安排專人在澆筑現場監督負筋下沉情況。負筋被踩下去后，專門負責人員再把負筋提起來，方法很簡單，但效果最明顯。由此可見，負彎矩鋼筋保護層厚度控制不好并不是技術手段不合理，主要是施工企業人員的素質有待提高。

本文建立的力學模型由于計算簡圖與受力情況不完全相符，按線彈性分析法設計的雙向板實際承載能力往往大于設計計算的承載能力。本文通過模型設計、計算分析，得出長跨支座承載能力隨保護層厚度變化產生的衰減率，并得出兩種不同荷載分布情況下長跨支座承載能力富余系數及安全性。

綜上所述，現澆板負彎矩鋼筋保護層厚度的正偏差造成混凝土結構承載力的衰減。除了加強施工階段控制外，應加強對現澆板負彎矩鋼筋保護層厚度的檢測及驗收工作。

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