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钢筋桁架楼承板混凝土裂缝产生原因及控制措施

发布时间:2019/09/25 点击量:
本文涉及的工程属于超高层工程,其钢筋桁架楼承板混凝土顶板面积达7万㎡。在钢筋桁架楼承板施工中进行了顶板混凝土裂缝研究,并通过对钢筋桁架楼承板拼缝工艺、标高控制、支撑方式和集中荷载等方面采取了有效措施,较好地控制了钢筋桁架楼承板混凝土裂缝的产生。
 
一、裂缝成因分析
 
1、钢筋桁架楼承板特点
 
高层及超高层结构的外框顶板大多采用钢梁、金属压型钢板及混凝土顶板结构。金属压型钢板种类众多,通常为0.8~1.2mm厚,在上面铺设钢筋浇筑混凝土顶板,该工艺无需支设模板,操作简便,施工速度快。近年来,逐渐开始采用钢筋桁架楼承板,其金属压型板一般为0.5~0.8mm厚,在金属压型板上面增加了钢筋骨架,钢筋骨架和金属板共同作用,具有一定的强度,钢筋绑扎速度快。
 
本工程钢筋桁架楼承板为0.5mm厚,上弦钢筋为10和12,下弦钢筋为8和10,腹杆钢筋为4.5。顶板混凝土厚为120mm,最外侧边缘板厚为150mm,顶板混凝土强度等级均为C40。每块钢筋桁架楼承板长9m,宽0.6m,连接采用板缝扣合的方式,楼承板之间的拼缝全部在钢梁处拼接,并设置栓钉进行固定。
 
2、顶板混凝土裂缝成因分析
 
(1)钢筋骨架脱焊
 
钢筋桁架楼承板为金属压型钢板与上下弦钢筋共同工作形成整体,具备一定的强度,在一定的跨度内可不支设模板。但金属压型钢板厚度较薄,一旦施工过程中钢筋骨架与金属压型钢板脱落,将会导致楼承板强度降低,局部无法再承受混凝土的重量及抵抗混凝土浇筑时的冲击力,导致楼承板发生下挠现象,引起楼承板拼缝处脱落开裂,造成板底漏浆,从而导致混凝土顶板钢筋的混凝土保护层局部偏小,引起表面裂缝。
 
(2)板缝拼接不严
 
该楼承板厚度较薄,在运输吊装过程中易造成板缝变形,在楼承板拼缝时造成拼缝不严密,混凝土浇筑时易引起混凝土在板缝处漏浆。本工程顶板结构平面布置复杂,外檐为悬挑楼承板凹凸形状,隔层变化,楼承板的排板难度较大,每块板缝结合位置若不能采用扣槽形式,将导致板缝拼接不严密,造成板底漏浆。
 
(3)集中荷载或跨度较大
 
当楼承板跨度较大时,在上部施工荷载的作用下,挠度变形增大,楼承板下部须增加支撑,以保证混凝土浇筑时的强度。楼承板安装完成后不应堆放钢筋等集中荷载,绑扎钢筋时施工人员直接踩踏金属钢板面,泵管浇筑时引起的剧烈震动等均会引起楼承板钢筋骨架脱落,减小楼承板的整体强度。当留设后浇板时,金属压型钢板边常受到破坏。
 
(4)混凝土质量控制
 
楼承板现浇混凝土质量是关键因素,超高层混凝土泵送须具有良好的流动性和可泵性,但是易导致混凝土出现离析等现象,另外混凝土初凝过快均会导致混凝土顶板出现裂缝。超高层高空风大的概率增多,混凝土一旦覆盖且养护不及时,在顶板混凝土浇筑及初凝过程中易引起干缩裂缝。
 
二、施工难点及控制措施
 
1、控制楼承板进场质量
 
加强原材料的控制,保证金属压型钢板材料厚度控制在正偏差(0.08mm),控制使用负偏差的金属压型钢板加工制作楼承板。加强加工厂制作的钢筋桁架楼承板及进场时验收工作。
 
钢筋桁架楼承板运输时,使用强度较高的保护措施,并采用专用软吊索吊运,每次吊装时应检查其是否有弯折、翘边破坏楼承板的现象,以保证钢筋桁架楼承板的板缝拼接处构造尺寸完整(图1)。
 
楼承板吊运保护措施
图1 楼承板吊运保护措施
 
2、控制板缝严密
 
根据本工程结构奇数层与偶数层的不同特点进行详细的排板。按图纸所示的起始位置放基准线及标高。楼承板连接采用扣合方式,板与板之间应扣合紧密,保证浇筑混凝土时不漏浆,排板方向要一致(图2)。
 
楼承板扣合连接
图2 楼承板扣合连接
 
板跨间收尾处板宽不足600mm,将钢筋桁架楼承板沿钢筋桁架长度方向切割,切割后板上应有1~2榀钢筋桁架,不得将钢筋桁架切断。钢筋桁架平行于钢梁处时,楼承板在钢梁上的搭接不小于30mm,钢筋桁架垂直于钢梁处,楼承板端部的竖向钢筋在钢梁上的搭接长度不小于50mm,且应保证楼承板能搭接到钢梁上30mm。
 
3、楼承板增加支撑
 
本工程钢梁跨度小于4m,局部跨度大于4m的区域,在钢筋桁架楼承板下部增加支撑,提高楼承板抵抗上部施工荷载的强度,减小顶板混凝土的挠度变形。支撑方式采用在跨中加设双立杆临时支撑,混凝土强度达到设计要求后,方可拆除支撑,支撑形式如图3所示。
 
楼承板支撑形式
图3 楼承板支撑形式
 
4、悬挑楼承板支撑
 
楼层外边均为悬挑楼承板,悬挑楼承板长度为2250mm,宽度为1000mm,悬挑部位错层布置,该悬挑楼承板施工难度大,每层支撑高度达8.4m。为保证悬挑楼承板混凝土的施工质量,应保证连续3层以上支撑,混凝土强度达100%后才能拆除支撑。悬挑楼承板支撑施工时,将使用大量的钢管脚手架、脚手板等材料,安装及拆除支撑的高空临边安全隐患大。
 
因此,项目创新使用了可拆卸式角钢支撑,可拆卸式角钢支撑与外框钢梁采用螺栓连接的方式,以便拆卸(图4)。角钢支撑安装时在爬架内施工,大幅减小了悬挑板安拆过程的安全隐患,保证了悬挑楼承板混凝土的施工质量。
 
悬挑楼承板可拆卸式支撑
图4 悬挑楼承板可拆卸式支撑
 
5、减少集中荷载
 
楼承板钢筋绑扎时,不得集中堆放钢筋等材料。堆放钢筋等材料时,楼承板上放置方木,使较大荷载传递到钢梁部位,避免在钢筋绑扎施工过程破坏楼承板。
 
施工人员操作时应踩踏在脚手板上,应避免踩踏在金属板面上,以防造成钢筋骨架脱焊。在楼承板上布置混凝土泵管时,应在泵管下部垫方木传递荷载,特别是泵管弯头处振动较大,应设置支架使荷载传递到钢梁处(图5)。
 
楼承板混凝土泵管布置
图5 楼承板混凝土泵管布置
 
混凝土浇筑时,布料不宜集中在钢筋桁架楼承板的跨中位置,混凝土可布料在钢梁位置处,混凝土出料如不能在钢梁处可铺多层板将混凝土均匀分散振捣,防止较大的冲击力和荷载对楼承板结构造成影响。
 
6、控制混凝土收缩
 
施工时应控制顶板混凝土坍落度为230mm+10mm,超高层施工到100m以上时,应调整混凝土的流动性,应特别注意浇筑时混凝土不应产生离析等现象,发现问题与搅拌站沟通及时调整混凝土的配合比,以减少混凝土产生裂缝的几率。
 
北方地区大风天气多,因此,根据超高层的特点,应及时采取搭设防风棚等措施保证混凝土浇筑及养护的条件,后期混凝土还应加强养护,减少混凝土的表面干缩裂缝。
 
冬季超高层楼承板混凝土施工质量控制难度较大,本工程使用防火布在外檐搭2层暖棚,洞口全部封闭,楼承板顶板混凝土上铺设2层防火棉毡保温,在下层顶板上放置4台大功率暖风机,以减少大风及温度对混凝土的影响。
 
7、增加质量验收
 
钢筋桁架楼承板安装及栓钉焊接完成后,组织楼承板施工验收。楼承板验收后才能绑扎顶板钢筋,钢筋绑扎合格,机电管线安装完成后组织顶板钢筋验收(图6)。
 
楼承板质量验收
图6 楼承板质量验收
 
根据楼承板施工易变形的特点,在混凝土浇筑前,须增加1道质量验收,重点检查楼承板的拼缝是否严密,楼承板上钢筋骨架是否脱焊,严格控制板顶钢筋标高,对脱焊钢筋骨架进行电阻点焊加固。
 
如发现楼承板拼缝不严密应及时进行修复,必要时在楼承板下部增加支撑,以保证顶板混凝土的浇筑质量,减少顶板混凝土裂缝的产生。通过采取一系列的措施,楼承板扣合严密,顶板混凝土的施工质量控制取得了良好的效果。
 
结束语
 
针对钢筋桁架楼承板混凝土裂缝,本文通过实际工程项目进行了深入的研究。因钢筋桁架楼承板混凝土裂缝由多方面因素造成,所以质量控制难度较大。本工程通过在楼承板材料质量的严格控制、控制板缝拼接、采取可靠支撑、控制集中荷载的堆放、增加质量验收和控制混凝土的收缩等方面采取了有效措施,成功控制了钢筋桁架楼承板混凝土裂缝的产生。在超高层同类工程的施工中,具有非常好的借鉴意义。