鋼筋混凝土保護(hù)層控制

謝雪梅

(貴州省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，貴州 貴陽550002)

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度控制存在的問題

1.1 錯誤理解

實際工作中，工程技術(shù)人員對混凝土保護(hù)層厚度的規(guī)定有下列錯誤理解。

1)規(guī)范規(guī)定的混凝土保護(hù)層厚度c為最小值，而實際卻均按最小值控制。如梁、柱混凝土保護(hù)層任何情況下均取最小值25mm。

2)只重視縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，忽略箍筋應(yīng)具有的保護(hù)層厚度或忽視二者的不同。

3)在設(shè)計或施工主、次梁時，主、次梁的上部第1排負(fù)筋保護(hù)層厚度均取最小值25mm，忽略主梁第1排負(fù)筋鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)取決于板筋、次梁上部第1排負(fù)筋直徑及保護(hù)層厚度等因素。

4)只重視框架柱的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度，剪力墻的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度普遍偏厚，造成有效厚度減小。

1.2 錯誤事例

1)某多層建筑為框架結(jié)構(gòu)，框架柱的縱向鋼筋直徑為28，30mm，箍筋直徑為12mm，結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用軟件計算，設(shè)計人員計算時統(tǒng)一輸入“c=25”，施工人員提出異議，設(shè)計人員卻始終不同意將保護(hù)層厚度調(diào)整為30mm，造成施工難度加大和符合性降低。

2)設(shè)計施工時，由于上部第1排負(fù)筋保護(hù)層厚度相同，主梁上保護(hù)層厚度未減去次梁第1排負(fù)筋直徑，造成主梁箍筋高度偏高，主、次梁相交節(jié)點處負(fù)筋位于主梁負(fù)筋之上，實際是占用箍筋和板負(fù)筋位置，造成此處板面負(fù)筋保護(hù)層厚度嚴(yán)重不足，甚至露筋；有的工地甚至將此節(jié)點處板面標(biāo)高提高，導(dǎo)致樓板平整度出現(xiàn)問題。

3)施工時，將縱向鋼筋保護(hù)層墊塊放置于箍筋下方，造成底部縱向鋼筋實際保護(hù)層厚度增加1個箍筋直徑厚度，導(dǎo)致上部板的保護(hù)層厚度不夠。通常情況下，縱向鋼筋保護(hù)層墊塊厚度是25mm，而箍筋及板筋的保護(hù)層墊塊厚度是15mm，施工時必須注意區(qū)別并嚴(yán)格控制。圖1中放置于箍筋下方的鋼筋保護(hù)層墊塊厚度是25mm，顯然是工人和管理人員忽視了二者的不同。

圖1 縱向鋼筋保護(hù)層墊塊放置于箍筋下方

2 國家相關(guān)規(guī)范規(guī)定及理解

2.1 相關(guān)規(guī)范規(guī)定

GB50010—2010(2015版)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》術(shù)語中第2.1.18條對混凝土保護(hù)層的定義是:“結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋外邊緣至構(gòu)件表面范圍用于保護(hù)鋼筋的混凝土，簡稱保護(hù)層?！?/p>

顯然，上述規(guī)范的定義中并未指明鋼筋為縱向受力鋼筋，即無論是縱向受力鋼筋或橫向受力鋼筋，均應(yīng)有足夠的混凝土保護(hù)層厚度，以保證在結(jié)構(gòu)在正常使用年限內(nèi)，不致因混凝土碳化使鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

2.2 對規(guī)范的理解

1)規(guī)范規(guī)定的是所有的受力鋼筋，無論縱向或橫向。例如對一般均布荷載受彎構(gòu)件，當(dāng)僅配有箍筋時，其斜截面的受剪承載力應(yīng)按下式計算:

式中第1項為構(gòu)件混凝土抗剪承載力。只有在剪力較小，即荷載和跨度均較小，而截面尺寸相對較大時，才會發(fā)生V≤0.07fcbho的情況，此時構(gòu)件設(shè)計按構(gòu)造配置箍筋，即只有此時箍筋才可理解為非受力鋼筋。實際設(shè)計中，大多數(shù)情況下設(shè)計均充分利用鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力，即混凝土構(gòu)件所受剪力較大，V＞0.07fcbho，需要設(shè)箍筋來承受剪力，即公式中的第2項。此時，箍筋也是受力鋼筋，其混凝土保護(hù)層厚度必須滿足規(guī)范要求。

2)規(guī)范規(guī)定:梁、柱中箍筋和構(gòu)造鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm。在框架結(jié)構(gòu)中，梁、柱承受的剪力往往較大，常會出現(xiàn)箍筋直徑為12mm或14mm，甚至更大的情況，這種情況下，如果縱向受力鋼筋混凝土保護(hù)層厚度仍按25mm設(shè)計，箍筋的實際保護(hù)層厚度就無法保證15mm，將小于規(guī)范的最小值規(guī)定。所以，此時縱向受力鋼筋混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)大于30mm才能滿足規(guī)定。

3)鋼筋規(guī)格大小并非完全與公稱直徑相等。規(guī)范中，鋼筋規(guī)格用公稱直徑(也稱計算直徑)的毫米數(shù)表示。公稱直徑與鋼筋直徑(即鋼筋基圓直徑+橫肋高度)不相等，它等于公稱橫截面相等的光圓鋼筋的直徑。光圓鋼筋實際上是圓形截面的鋼筋，其公稱直徑就是鋼筋的外徑。但是，變形鋼筋是表面帶肋的鋼筋，通常帶有2道縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋，橫肋的外形有螺旋形、人字形、月牙形3種。變形鋼筋的直徑用公稱直徑表示，相當(dāng)于橫截面相等的光圓鋼筋的直徑，即削峰填谷，取大致平均。但要注意不是簡單取鋼筋內(nèi)徑(鋼筋基圓直徑)和外徑(肋間距)的平均值，因為鋼筋縱剖面的形狀不是線性關(guān)系，即變形鋼筋的實際肋間距大于公稱直徑，鋼筋綁扎中變形鋼筋實際占用的空間比計算略大，在多根變形鋼筋相疊放入時累積差別就會較大，導(dǎo)致鋼筋不能正確就位，結(jié)果就是保護(hù)層位置被占用或保護(hù)層偏大。

4)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，底部縱向受力鋼筋h0確定時取用的保護(hù)層厚度決定了施工時的數(shù)值。如圖2所示。

圖2 梁底鋼筋保護(hù)層取值

圖2中h0=h-c，c為縱向鋼筋保護(hù)層厚度，一般取值c=25mm；當(dāng)鋼筋較大(如縱向直徑為28，30mm，或箍筋直徑為12mm或14mm)時，c=30mm。

5)設(shè)計與施工時，主梁第1排負(fù)筋鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)為次梁上部第1排負(fù)筋保護(hù)層厚度加次梁上部第1排負(fù)筋直徑或板筋保護(hù)層厚度加板筋直徑、次梁上部第1排負(fù)筋直徑。這在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時確定主梁第1排負(fù)筋h0就確定了，如圖3所示，圖中，h0=h-a，a=max[a1，a2]，a1=次梁負(fù)筋保護(hù)層厚度+次梁負(fù)筋直徑；a2=板筋保護(hù)層厚度+板筋直徑+次梁負(fù)筋直徑。

圖3 主梁負(fù)筋h0取值

3 現(xiàn)代城市住宅鋼筋混凝土保護(hù)層厚度

由于城市用地資源的限制和我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速推進(jìn)，加上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)的日趨成熟，為建筑物的“長高”提供了必不可少的技術(shù)條件，我國城市建筑的容積率逐漸加大，尤其是我國城市住宅，建筑密度和建筑高度越來越大。而在建筑內(nèi)，隨著人們對住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求越來越高，要在有限的平面和空間內(nèi)，安排盡可能多的功能并盡可能降低建設(shè)成本，建筑和結(jié)構(gòu)占用的平面和空間則要盡可能小。城市住宅這種對平面和空間的需求對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度提出更嚴(yán)格的要求。

1)平面上，短肢剪力墻等結(jié)構(gòu)形式較好地滿足了這一需求，因此在城市住宅設(shè)計中得到廣泛推廣和應(yīng)用。

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的橫截面高度為厚度(墻厚)4～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu)，常用的有“T”形、“L”形、“十”字形、“Z”字形、折線形、“一”字形。它實際上是按照建筑形式“因地制宜”設(shè)立的“異形柱框架結(jié)構(gòu)”，或者說是“空腹剪力墻結(jié)構(gòu)”。短肢剪力墻實際由暗柱和剪力墻組成，其截面厚度大多較薄，一般為200～300mm，鋼筋保護(hù)層厚度通常為15mm。在平面上，現(xiàn)代城市住宅結(jié)構(gòu)是柱按墻設(shè)計、施工，鋼筋保護(hù)層位置控制要求更高，難度更大，尤其在剪力墻水平筋錨入暗柱的位置，稍有不當(dāng)就會造成鋼筋保護(hù)層厚度不足或墻柱面的異常(即平整度、垂直度不佳)。墻柱面的平整度、垂直度最后只能通過增加粉刷厚度解決，粉刷厚度越大，建筑室內(nèi)有效使用面積就越小。

2)空間上，《健康住宅建設(shè)技術(shù)要點》指出，居室凈高不應(yīng)低于2.5 m；GB/T50002—2013《住宅建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》中，規(guī)定的層高優(yōu)先尺寸為2.0～3.0 m；GB50096—2011《住宅設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:住宅層高宜為2.8 m。這些參數(shù)的制定主要是考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素，尤其是經(jīng)濟(jì)因素。目前，我國城市住宅層高一般設(shè)計在3 m左右，高檔商品住宅設(shè)計會略有突破，但多數(shù)經(jīng)濟(jì)型住宅會控制在2.95 m左右，甚至更低，這就要求在梁板滿足設(shè)計截面尺寸的前提下盡量減小施工誤差，從而減小裝飾層厚度，得到較好的凈空高度值。相反地，如果梁板鋼筋混凝土保護(hù)層的設(shè)計施工不精細(xì)，如主梁負(fù)筋保護(hù)層厚度設(shè)計、施工按25mm，在主次梁節(jié)點處，尤其是多根梁相交的節(jié)點，上部多層梁負(fù)筋、板筋重疊的結(jié)果將會是梁負(fù)筋、板筋占用有限的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度25mm，按照正常標(biāo)高施工就無法將鋼筋蓋住，為了不露筋，混凝土工只好將節(jié)點處局部混凝土加高，將鋼筋節(jié)點區(qū)域鋼筋蓋住，其結(jié)果是板面平整度嚴(yán)重超標(biāo)，裝修時再用加厚找平層彌補(bǔ)這一缺陷，最后損失的是有限的房屋凈空高度。

4 結(jié)語

1)一般情況下，梁底部鋼筋保護(hù)層墊塊應(yīng)置于縱向鋼筋底部。

2)當(dāng)鋼筋較大，即縱向鋼筋直徑≥28mm，或箍筋直徑≥10mm時，其縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)取c≥30mm，以保證箍筋及板筋具有足夠的保護(hù)層厚度。

3)主梁負(fù)筋確定h0時，不能只取保護(hù)層厚度最小值，必須加上次梁負(fù)筋直徑或板筋直徑。

因此，梁、柱結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時應(yīng)注意其鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的取值，不能片面地理解規(guī)范的某一條款，設(shè)計、施工應(yīng)遵循符合實際的原則。必須加強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層的厚度控制措施，確保工程質(zhì)量和建筑結(jié)構(gòu)耐久性。