充分利用楼面装修结合层的思考与探索

詹焕辉

(江西传媒职业学院,江西 南昌 330224)

0 引言

国内外所有建筑,进行楼面装修时,按常规做法,在楼面结构层应先铺上一层40mm至50mm的水泥干拌砂浆或水泥砂浆,且地砖下还铺一层细砂水泥浆,有利于地面砖的粘结固定。然而,这些所有的重量在设计时,均是单纯的按恒载来考虑,且板块结构配筋计算时,没有发挥出此结合层的有利之处。而结合层实际上却增高了板块构件的受压区高度,对提高板块的整体承载力与刚度却具有不可忽视的作用。现实工程实践中,由于每个板块结合层因施工质量的差异性,所以只单纯按恒载来考虑,加重了结构自重,忽略了其所能作出的有利贡献。

结合层能否发挥对结构的有利作用,下面通过实例进行计算比对、论证。假设有一双向板,板短跨3.7米,长跨5米；装修结合层厚50mm(其中抛光砖面层10mm厚),容重20KN/m3；板结构层厚度取80mm,保护层厚20mm,容重25KN/m3；板底粉刷厚20mm,容重20KN/m3；板面活载为2KN/m2,[1]活载分项系数为1.4,恒载分项系数为1.2；材料为C25混凝土,HRB335级钢筋,按弹性理论计算板的内力,[2][3]板块平面布置详图1所示。

图1 双向板平面图

1 荷载与内力计算

据上述两种情况的内力比较结果可知：楼板粉刷层、结构层与装修结合层总厚度相同的情况下,由于材料容重的微变化,而导致板的弯矩内力有所差异。

2 针对是否利用结合层的作用,按两种情况分别计算板块的实际配筋

如图1所示,设计配筋的计算可近似地按AS=M/0.95hofy算出,两种情况的最大区别是ho的取值,由于各板块跨度及边界形式相似,板支座两侧负弯矩基本相同。下面取具有代表性的同一板跨方向跨中与支座内力来阐述两种情况的设计配筋。

情况一：不考虑有利作用(现行常规做法与计算,h0=60mm)

1、LX板底配筋面积：AS=193.78mm2(实配二级φ6@140,As >ρmin的AS=120 mm2)

2、LX板支座配筋面积：AS=343.4mm2(实配二级φ8@140,As >ρmin的AS=120 mm2)

情况二：考虑有利作用(通过改变施工技术措施,实现h0=90mm)

1、LX板底配筋面积：AS=131.87mm2(实配二级φ6@170,As >ρmin的AS=165mm2)

2、LX板支座配筋面积：AS=234.9mm2(实配二级φ6@120,As>ρmin的AS=165mm2)

两种情况比较结果,按板底配筋和支座配筋分别阐述如下：

A、板底配筋

1、 纯理论计算比较：a、[(193.78-131.87)/193.78]X100%=31.95%(按实际理论计算可节省用钢量31.95%)；b、[(193.78-165)/193.78]X100%=14.9%(考虑ρmin的影响,可节省用钢量14.9%)

2、 实际配筋比较：[(202-166)/202]X100%=17.8%(实配可节省用钢量17.8%)

B、板支座配筋

1、 纯理论计算比较：a、[(343.4-234.9)/343.4]X100%=31.6%(按实际理论计算可节省用钢量31.6%)；b、不需考虑ρmin的影响)

2、 实际配筋比较：[(359-236)/359]X100%=34.3%(实配可节省用钢量34.3%)

通过同板块同方向两个不同位置、两种不同情况对结构配筋结果的比对：考虑楼面装修结合层对结构计算的有利作用,可节省钢筋使用量,达到节省工程成本的目的。

下面比较两种情况下的板支座裂缝和板跨中挠度数据,得出改变施工技术措施,实现原装修结合层的30mm厚转换成同质量的结构层后,是否具有可行性的实践结论。

3 构件最大裂缝宽度的验算。

板属于受弯构件,从最不利角度出发,考虑最大裂缝宽度Wmax可按下列公式计算：Wmax=αcrψσss(2.7c+0.1d/ρte)γ/Es

情况一：不考虑有利作用(h0=60mm),板支座处最大裂缝宽度计算如下：

据前述内容可知：Es=200KN/mm2、Ms=-5.76KN.m、αcr=2.1、ftk=1.75N/mm2、γ=0.7、d=8mm、C=20 mm、ρte=0.009、σss=307.37N/mm2、ψ=0.73、Wmax=0.22<0.3mm,

在许可范围内,属于正常情况。

情况二：考虑有利作用(h0=90mm),板支座处最大裂缝宽度计算如下：

根据前述内容可知：Es=200KN/mm2、Ms=5.92kN.m、αcr=2.1、ftk=1.75N/mm2、γ=0.7、d=6mm、C=20 mm、ρte=0.0043(取ρte=0.01)、σss=320.37N/mm2、ψ=0.745、Wmax=0.2mm<0.22mm

按实际配筋前提下,裂缝的宽度也比情况一微小。如将第二种情况的实际配筋量按第一种情况的实际配筋量进行验收,其结果是：裂缝的宽度是0.116mm。因此,两种情况在相同配筋量的前提下,裂缝宽度接近情况一的二分之一。

两种情况比较结果：当通过改变施工技术措施,既能节省钢筋用量,且裂缝宽度也能达到露天或室内高湿度环境的等级要求。然而在实际实践中,第二种情况的装修结合层恒载得到了有效的控制,因此,针对非仓储类建筑,其板块并没有承受全部设计荷载,板支座处不一定会出现裂缝,即使没有足够厚度的装修结合层,也不会对装修面层造成影响。

4 构件最大挠度的验算。

在正常使用过程中,除了需作裂缝宽度验算以外,还应作变形验算,根据理论,验算最大挠度值也分两种情况表述如下：

情况一(不考虑有利作用,板跨中最大挠度如下)：根据前述内容可知：h=80mm、Ec=2.8X104N/mm2、v=0.2、Bc=1244.44x106N.mm、l=3900mm、f=1.98mm<[ f]=15.6mm

情况二(考虑有利作用,板跨中最大挠度如下)：根据前述内容可知：h=110mm、Ec=2.8X104N/mm2、v=0.2、l=3900mm、Bc=3235.07x106N.mm、f=0.78mm<[ f]=15.6mm

从计算中得到如下结论：第二种情况由于加厚了板块,能得利于板块减少挠度,且效果非常明显。结合实践经验,任何板块的厚度在合理取值范围内,挠度都可达到许可值内,如果在此基础上再增加板厚,能大幅减少板跨中的挠度。因此,对装修面层不会有任何影响,且只要结构面层有足够的平整度,装修结合层控制在10mm内,也完全是可行的。

5 结论

本文已通过对配筋量、裂缝、挠度等技术参数的计算比对,论证了增大板厚对同等受荷条件下,可节省配筋量、可减少板支座裂缝和跨中挠度。如果不太追求配筋用量的经济效果,可适当提高实际计算配筋率,那么相应板块的支座裂缝和跨中挠度会得到更进一步的减少,大幅提高了结构的安全可靠度及安全储备。

从建筑经济角度看,对结构层施工平整度的严格控制,人工等技术措施费会有所增加,但材料的一次性运输到位、施工工序的减少等可节省一笔可观的费用,因此综合费用会得到降幅,受益于使用者,提高了建造水平和知名度,确保了工程质量。同时避免了建筑因装修时二次加载控制不严而造成楼板开裂、漏水等质量事故,既间接地节省费用,又保障了整体结构的安全与可靠性。

我国的预制装配技术已成体系,结合预制工具设备生产的精准度与能力,及施工技术措施的成熟性考虑,此方法会更适合于预制装配式结构。如现浇结构也能通过相应的技术措施严格控制楼面结构层的施工平整度,那么改进后的效果还是会很好的,真正提高了施工技术水平的精准性,为培育建筑生产领域精准化施工打下坚石的基础。