地下室外墻鋼筋細密排布對裂縫的影響及設計施工建議

孫彥彥

大連建筑設計研究所有限公司 遼寧大連 116011

地下建筑往往面積大、體量大，大部分均超過鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距。2008年國家質量檢測中心發布的我國住宅建筑檢測報告中指出，混凝土梁、板、墻體裂縫是住宅建筑檢測中最為突出的質量問題。不同形式，不同程度的裂縫，不僅影響到建筑物的外觀和功能，嚴重的將造成結構承載力降低，直接關系到人民的生命財產安全。因此，對墻體裂縫的研究至關重要。

1 影響裂縫寬度的因素

對于大多數地下室而言，外墻厚度一般介于300mm-600mm之間，外墻的受力狀態及周邊約束條件特點如下：

墻下為剛度很大的鋼筋混凝土基礎，受到較強的約束；

墻體為豎向構件，養護條件差；

水平方向配筋率較低。

因此，外墻的受力模型簡化為底端為固定支座，上端為鉸接支座的單向壓彎構件。

由《混凝土結構設計規范》公式7．1．2-1，可見，

在混凝土強度、配筋面積一定的條件下，裂縫寬度與最外層縱向受拉鋼筋保護層厚度、鋼筋直徑有關。

通過工程實例，簡單闡述裂縫寬度鋼筋直徑的關系。

2 基本概況

某工程建筑為一層地下車庫，層高5．3m，室外地坪標高-0．300m，地下水位-2．500m，混凝土強度等級C30，鋼筋采用HRB400，地下室外墻300mm厚，縱筋保護層厚度40mm，最大裂縫寬度限值0．2mm，簡化模型及內力計算結果如下：

3 鋼筋直徑、間距對裂縫寬度的影響

①計算有效受拉混凝土截面面積Ate

Ate=0．5×b×h

=0．5×1000×300

=150000mm2

②計算縱向鋼筋配筋率ρte

ρte=As/Ate

=3142/150000

=0．021

③計算受拉區縱向鋼筋的等效直徑deq

deq=Σnidi2/Σniνidi

=（10×202）/（10×20×1．000）

=20．000mm

④計算構件受拉區縱向鋼筋的應力σs

h0=h-as

=300-50

=250mm

σs=1000000×Mq/（0．87×As×h0）

=1000000×113．000/（0．87×3142×250）

=165．375N/mm2

⑤計算裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數ψ

ψ=1．1-（0．65×ftk/（ρte×σs））

=1．1-（0．65×2．010/（0．021×165．375））

=0．723

⑥計算最大裂縫寬度ωmax

ωmax=αcr×ψ×σs/Es（1．9×c+（0．08×deq/ρte））

=1．900×0．723×165．375/200000．000×（1．9×40．000+（0．08×20．000/0．021））

=0．173mm

①計算有效受拉混凝土截面面積Ate

Ate=0．5×b×h

=0．5×1000×300

=150000mm2

②計算縱向鋼筋配筋率ρte

ρte=As/Ate

=3272/150000

=0．022

③計算受拉區縱向鋼筋的等效直徑deq

deq=Σnidi2/Σniνidi

=（7×252）/（7×25×1．000）

=25．000mm

④計算構件受拉區縱向鋼筋的應力σs

h0=h-as

=300-50

=250mm

σs=1000000×Mq/（0．87×As×h0）

=1000000×113．000/（0．87×3272×250）

=158．784N/mm2

⑤計算裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數ψ

ψ=1．1-（0．65×ftk/（ρte×σs））

=1．1-（0．65×2．010/（0．023×151．200））

=0．723

⑥計算最大裂縫寬度ωmax

ωmax=αcr×ψ×σs/Es（1．9×c+（0．08×deq/ρte））

=1．900×0．723×158．784/200000．000×（1．9×40．000+（0．08×25．000/0．022））

=0．182mm

由以上計算結果可見，配筋面積As相同的情況下，小直徑鋼筋細密排布有利于墻體抗裂。

4 設計及施工建議

設計方面，應滿足《混凝土結構設計規范》表3．4．5規定的裂縫控制限值要求，不得任意突破設計規范的要求；超過鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距的結構，應設置后澆帶，并加強施工養護；應優先采用小直徑、小間距的配筋方式，以減小墻體裂縫的產生[1]。

施工方面，混凝土配合比應經過試配確定，宜選用低水化熱、低堿含量的水泥，或使用非堿活性骨料；摻入混凝土配合比膠凝材料總量8%的HEA，制成補償收縮混凝土；混凝土澆筑后，應在12h內采取保濕、控溫措施，保證混凝土內外溫差不超過25℃，溫度陡降不超過10℃，拆模后應注意及時養護[2]。

5 結語

混凝土結構裂縫問題一直嚴重困擾著建筑的結構質量，在墻體的施工過程中，作為設計者或者施工者，嚴格要求和把關，在墻體裂縫的防治上有著突出的貢獻。但是混凝土產生裂縫的原因是多方面的，只有合理地分析各種裂縫的成因，找到合適的解決方法，加以相應的措施，大大減小裂縫的產生，才能提高墻體的承載力，相應的也就提升了人們的生活水平[3]。