框架核心筒结构楼板开裂问题及其防护措施

邓锦量 中建四局第一建筑工程有限公司广州分公司工程师

在土木工程施工过程中，现浇楼板开裂是一个常见且非常严重的质量问题。根据工程项目实践，究其原因主要是板跨度距离较大、混凝土初凝施加集中荷载、后期混凝土养护不善等造成的。本工程属于框架核心筒结构，大多数楼板都属于单向板，混凝土养护不善和布料机集中荷载促使混凝土的凝结内力受到破坏是狭长单向板出现裂缝的重要原因。本文通过对楼板结构进行试水试验，引进“龟裂和无规则裂缝”的概念[1]，衡量在正常配筋情况下，楼板出现裂缝影响因素的可能性，从而指出了楼板施工的设计要点和注意事项。

1 工程概况

项目地下室为2 层剪力墙结构，建筑面积为159 787.49 m2，环境类别为一类，结构类型为框架核心筒结构的A 塔和B 塔，B 塔框柱使用部分混凝土圆柱部分钢柱，A 塔全部使用钢柱，A 塔和B 塔之间用空中连廊进行连接。圆管柱的直径为1200 ～1500 mm，壁厚为25 ～50 mm。其中，钢连廊荷载约1000 t，采用了液压整体同步提升技术，高度约110 m。A 塔地上43 层，建筑高191.4 m，11 层、22 层、33层为避难层，24 层为架空层，位于空中大堂上空。B 塔的高度为131.6 m，其中12 层、23 层为核心层。

2 楼板开裂问题

2.1 天花露筋

本项目中的建筑结构类型为框架核心筒结构，塔楼天花存在较大面积露筋的情况，并伴随不规则裂缝产生[2]。第一，柱子与剪力墙用梁连接起来形成单向板，设置次梁稀少，加上梁配筋较多，负荷部分直接传到楼板钢筋，使楼板上垫块易压碎。第二，人员对钢筋半成品的扰动行为，如人员震动使垫块偏移、偶然荷载作用于垫块上和混凝土受时间影响质量下降等。第三，施工成品的保护问题。为减少此类现象，设计者需要考虑施工荷载对构件的影响，从源头进行治理。施工单位也要严格按照设计图纸进行施工，并配合监理单位做好材料质量控制和成品保护工作。

2.2 浇筑混凝土布料机

布料机对初凝混凝土的影响不容忽视，该项目单层的建筑面积较大，为1500 ～2000 m2。此外，根据现场的施工现状，A 塔和B 塔的单层混凝土浇筑时间大于12 h，混凝土初凝时间一般在2 ～3 h，即布料机工作会对初凝混凝土产生扰动而开裂。首先，组装部件固定不到位，使用中出现较大振幅。其次，布料机就位时，没有预先固定脚肢。由现场实际情况可知，布料机脚头加固在模板的顶板上，间接提高了震动幅度。除此之外，加固措施也是影响因素，多数情况下利用枕木进行加固效果最佳，加固位置与受力均匀也存在一定的关系。现场楼层开裂位置均有布料机的位置，因工期较短，布料机摆放易产生集中荷载，对构件造成一定的破坏，所以浇筑混凝土前应该考虑设备对浇筑环境的影响，尽可能减少不利因素或者直接从根源上杜绝。

2.3 过早拆模和养护不善

楼层单跨为9 ～10 m，按国家规范规定楼板的混凝土强度大于100%的设计强度后方可拆模。当效应大于板的承受能力时，需要加设支撑。当前项目近期施工进度与施工总控滞后情况较为严重，过早拆模会超过楼板的承受能力，导致楼板出现裂缝[3]。拆模时间可根据试块强度确定，不同时期的施工养护时间也不同，对照本工程的总控计划及赶工计划可知，塔楼工期为6 ～7 天，正常情况下春、夏、秋正常养护下7 ～9 天才能拆模，冬天在正常养护下10 ～15 天才能拆模，所以应该加强混凝土养护工作。如果在构件成型阶段还没有结束时进行拆模，往往会破坏构件自身的内部结构。构件的成型阶段的养护环境并不是断断续续的，而是一条均匀变化的曲线，通过持续养护达到构件的混凝土设计强度，如果能根据不同地区、不同气候和不同人文形成一套与之适应的养护管理模式，对控制构件的质量有一定的帮助。

2.4 人和材料的影响

按照行业施工规范，现浇钢筋混凝土楼板的砼强度≥1.2 MPa 时楼面方可上人及施工，养护不到位会影响后续施工。单层人员配置为50 ～60 人，人员作业时随意走动必然会对刚浇筑的现浇楼板产生扰动，破坏其内部连接，导致混凝土内的水分挥发不均匀。目前，材料一般堆放在刚浇筑楼板上，会产生震动荷载作用于楼板，进一步破坏内部的黏结力。混凝土构件的成型与内部的黏结力密不可分，黏结力的大小会决定成品构件承受效应的能力，与其呈正比关系，达到一定程度后保持不变，初期成型过程中会破坏内部的黏结力。

2.5 楼板设计配筋过小

根据图纸和现场复核的情况，楼层最大面积为42.7 m2。楼板作为施工层时承受的主要材料荷载较大，结构跨度一般大于10 m，属于跨度过大。一般来说，只要满足设计规范，可只设置底筋，但现场还存在开裂现象，有必要设置成双层配筋。楼板的配筋相对现场过小，且在钢筋绑扎阶段和混凝土浇筑阶段楼板底部的钢筋易产生偏移。

2.6 单跨距离过长

梁主要用于连接柱和墙，跨度超10 m，次梁设置偏少，导致板的长边方向过长。按照国家的规范，跨度不小于4 m 的现浇钢筋混凝土梁、板，其模板要按设计要求起拱，起拱高度宜为跨度的0.1%～0.3%[4]。但是为了施工方便和缩短工期，进行模板支模时易忽略这一关键步骤。该做法可改善楼板天花的视角错觉以及修正自身的沉降差。现场A 塔北面有大面积沉降积水，属于大跨度区域，积水形状呈现长条状，与构件梁垂直相交。为避免出现梁沉降现象，设计与现场人员应经常相互交换信息，经常咨询相关经验人员，规范施工流程；为减少梁和楼板的沉降差，应在图纸上标注清楚，明确交底的工作重点，方便现场人员识图。

3 相关防护措施

天花的裂缝有应力裂缝和非应力裂缝。非应力裂缝在本工程中初步判断为浇筑时温差过大，施工过程对初凝混凝土产生扰动引起的。天花开裂问题都和这两种裂缝有关，一般在混凝土浇筑1 周左右出现。

3.1 开裂问题的处理办法

针对不同的裂缝，采用的处理方法也不同，要使用品质与实际施工相符的混凝土。对于不构成结构安全的裂缝，顺着裂缝进行微凿清理，用环氧树脂液打入裂缝中，最后修面；对于大面开裂，以上方式已不再适用，可在天花设置钢筋网片，然后修面平整；对于少数贯通裂缝，处理与以上一样，但是需要增设粘贴碳纤维布条施工工序。

3.2 后期开裂问题的处理办法

（1）提高混凝土强度。减小楼板与墙柱混凝土强度的差异，可以在一定程度上解决楼板底部开裂的问题，对于重要的结构构件同样适用。

（2）楼板天花支模起拱。标准层的跨度约为10 m，在模板铺设过程中，板中部架体标高适当提高1 ～2 mm 可以达到起拱的目的。拆除模板后，由于楼板自身承载力导致楼板局部下沉，修正了楼板的视觉误差和标高。

（3）减少混凝土浇筑扰动源。对于大面积的混凝土工程，可减少混凝土浇筑的扰动源，加强布料机配件检查工作，减少混凝土泵送震动；合理布置布料机的位置，尽量避免设置在长跨梁的位置，因为混凝土初凝时板易受到扰动，内部黏结力易遭到破坏，同时黏结力在成型过程中具有重要的作用。

（4）更换保护层垫块。钢筋保护层的垫块有多种类型，工程前期使用六边形垫块，双面呈光滑平面，钢筋易与垫块错位，加上梁钢筋重量较大，梁下垫块先被压碎，梁钢筋荷载直接作用于板筋上，使垫块压碎。目前，改用多用型的高强度垫块，效果较好，楼板的保护层厚度也得到了保障[5]。

（5）增加楼板配筋直径。一般来说，只要满足设计计算，就可以合理配筋。但是根据现场实际情况可知，直径为8 mm的板底筋可增加楼板底筋与垫块的接触面积，减少裂缝产生。

（6）优化楼板配筋方式。依据设计图纸，两栋塔楼板配筋均为单层板配筋，楼层内天花出现较多的裂缝与板配筋有一定的关系，单层配筋在底筋露筋的情况下，与混凝土的握裹力容易缺失。因此，应不断优化楼板配筋方式，以减少楼板开裂的情况。

4 结语

裂缝问题已成为住宅质量的投诉热点，必须给予高度重视。为减少裂缝问题，应对混凝土养护不足、人员材料上板过早、楼板配筋过小和单跨长度较大等因素进行控制；利用已有的施工手段规范施工行为，改善设计配筋；加强浇筑混凝土养护，使之达到应有的强度。建筑单位只有做好这些工作，才能满足人们对大空间、高采光和高质量住宅的需求。