充分利用樓面裝修結(jié)合層的思考與探索

詹煥輝

(江西傳媒職業(yè)學(xué)院,江西 南昌 330224)

0 引言

國內(nèi)外所有建筑,進(jìn)行樓面裝修時,按常規(guī)做法,在樓面結(jié)構(gòu)層應(yīng)先鋪上一層40mm至50mm的水泥干拌砂漿或水泥砂漿,且地磚下還鋪一層細(xì)砂水泥漿,有利于地面磚的粘結(jié)固定。然而,這些所有的重量在設(shè)計時,均是單純的按恒載來考慮,且板塊結(jié)構(gòu)配筋計算時,沒有發(fā)揮出此結(jié)合層的有利之處。而結(jié)合層實際上卻增高了板塊構(gòu)件的受壓區(qū)高度,對提高板塊的整體承載力與剛度卻具有不可忽視的作用?，F(xiàn)實工程實踐中,由于每個板塊結(jié)合層因施工質(zhì)量的差異性,所以只單純按恒載來考慮,加重了結(jié)構(gòu)自重,忽略了其所能作出的有利貢獻(xiàn)。

結(jié)合層能否發(fā)揮對結(jié)構(gòu)的有利作用,下面通過實例進(jìn)行計算比對、論證。假設(shè)有一雙向板,板短跨3.7米,長跨5米；裝修結(jié)合層厚50mm(其中拋光磚面層10mm厚),容重20KN/m3；板結(jié)構(gòu)層厚度取80mm,保護(hù)層厚20mm,容重25KN/m3；板底粉刷厚20mm,容重20KN/m3；板面活載為2KN/m2,[1]活載分項系數(shù)為1.4,恒載分項系數(shù)為1.2；材料為C25混凝土,HRB335級鋼筋,按彈性理論計算板的內(nèi)力,[2][3]板塊平面布置詳圖1所示。

圖1 雙向板平面圖

1 荷載與內(nèi)力計算

據(jù)上述兩種情況的內(nèi)力比較結(jié)果可知：樓板粉刷層、結(jié)構(gòu)層與裝修結(jié)合層總厚度相同的情況下,由于材料容重的微變化,而導(dǎo)致板的彎矩內(nèi)力有所差異。

2 針對是否利用結(jié)合層的作用,按兩種情況分別計算板塊的實際配筋

如圖1所示,設(shè)計配筋的計算可近似地按AS=M/0.95hofy算出,兩種情況的最大區(qū)別是ho的取值,由于各板塊跨度及邊界形式相似,板支座兩側(cè)負(fù)彎矩基本相同。下面取具有代表性的同一板跨方向跨中與支座內(nèi)力來闡述兩種情況的設(shè)計配筋。

情況一：不考慮有利作用(現(xiàn)行常規(guī)做法與計算,h0=60mm)

1、LX板底配筋面積：AS=193.78mm2(實配二級φ6@140,As >ρmin的AS=120 mm2)

2、LX板支座配筋面積：AS=343.4mm2(實配二級φ8@140,As >ρmin的AS=120 mm2)

情況二：考慮有利作用(通過改變施工技術(shù)措施,實現(xiàn)h0=90mm)

1、LX板底配筋面積：AS=131.87mm2(實配二級φ6@170,As >ρmin的AS=165mm2)

2、LX板支座配筋面積：AS=234.9mm2(實配二級φ6@120,As>ρmin的AS=165mm2)

兩種情況比較結(jié)果,按板底配筋和支座配筋分別闡述如下：

A、板底配筋

1、 純理論計算比較：a、[(193.78-131.87)/193.78]X100%=31.95%(按實際理論計算可節(jié)省用鋼量31.95%)；b、[(193.78-165)/193.78]X100%=14.9%(考慮ρmin的影響,可節(jié)省用鋼量14.9%)

2、 實際配筋比較：[(202-166)/202]X100%=17.8%(實配可節(jié)省用鋼量17.8%)

B、板支座配筋

1、 純理論計算比較：a、[(343.4-234.9)/343.4]X100%=31.6%(按實際理論計算可節(jié)省用鋼量31.6%)；b、不需考慮ρmin的影響)

2、 實際配筋比較：[(359-236)/359]X100%=34.3%(實配可節(jié)省用鋼量34.3%)

通過同板塊同方向兩個不同位置、兩種不同情況對結(jié)構(gòu)配筋結(jié)果的比對：考慮樓面裝修結(jié)合層對結(jié)構(gòu)計算的有利作用,可節(jié)省鋼筋使用量,達(dá)到節(jié)省工程成本的目的。

下面比較兩種情況下的板支座裂縫和板跨中撓度數(shù)據(jù),得出改變施工技術(shù)措施,實現(xiàn)原裝修結(jié)合層的30mm厚轉(zhuǎn)換成同質(zhì)量的結(jié)構(gòu)層后,是否具有可行性的實踐結(jié)論。

3 構(gòu)件最大裂縫寬度的驗算。

板屬于受彎構(gòu)件,從最不利角度出發(fā),考慮最大裂縫寬度Wmax可按下列公式計算：Wmax=αcrψσss(2.7c+0.1d/ρte)γ/Es

情況一：不考慮有利作用(h0=60mm),板支座處最大裂縫寬度計算如下：

據(jù)前述內(nèi)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,

在許可范圍內(nèi),屬于正常情況。

情況二：考慮有利作用(h0=90mm),板支座處最大裂縫寬度計算如下：

根據(jù)前述內(nèi)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

按實際配筋前提下,裂縫的寬度也比情況一微小。如將第二種情況的實際配筋量按第一種情況的實際配筋量進(jìn)行驗收,其結(jié)果是：裂縫的寬度是0.116mm。因此,兩種情況在相同配筋量的前提下,裂縫寬度接近情況一的二分之一。

兩種情況比較結(jié)果：當(dāng)通過改變施工技術(shù)措施,既能節(jié)省鋼筋用量,且裂縫寬度也能達(dá)到露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的等級要求。然而在實際實踐中,第二種情況的裝修結(jié)合層恒載得到了有效的控制,因此,針對非倉儲類建筑,其板塊并沒有承受全部設(shè)計荷載,板支座處不一定會出現(xiàn)裂縫,即使沒有足夠厚度的裝修結(jié)合層,也不會對裝修面層造成影響。

4 構(gòu)件最大撓度的驗算。

在正常使用過程中,除了需作裂縫寬度驗算以外,還應(yīng)作變形驗算,根據(jù)理論,驗算最大撓度值也分兩種情況表述如下：

情況一(不考慮有利作用,板跨中最大撓度如下)：根據(jù)前述內(nèi)容可知：h=80mm、Ec=2.8X104N/mm2、v=0.2、Bc=1244.44x106N.mm、l=3900mm、f=1.98mm<[ f]=15.6mm

情況二(考慮有利作用,板跨中最大撓度如下)：根據(jù)前述內(nèi)容可知：h=110mm、Ec=2.8X104N/mm2、v=0.2、l=3900mm、Bc=3235.07x106N.mm、f=0.78mm<[ f]=15.6mm

從計算中得到如下結(jié)論：第二種情況由于加厚了板塊,能得利于板塊減少撓度,且效果非常明顯。結(jié)合實踐經(jīng)驗,任何板塊的厚度在合理取值范圍內(nèi),撓度都可達(dá)到許可值內(nèi),如果在此基礎(chǔ)上再增加板厚,能大幅減少板跨中的撓度。因此,對裝修面層不會有任何影響,且只要結(jié)構(gòu)面層有足夠的平整度,裝修結(jié)合層控制在10mm內(nèi),也完全是可行的。

5 結(jié)論

本文已通過對配筋量、裂縫、撓度等技術(shù)參數(shù)的計算比對,論證了增大板厚對同等受荷條件下,可節(jié)省配筋量、可減少板支座裂縫和跨中撓度。如果不太追求配筋用量的經(jīng)濟(jì)效果,可適當(dāng)提高實際計算配筋率,那么相應(yīng)板塊的支座裂縫和跨中撓度會得到更進(jìn)一步的減少,大幅提高了結(jié)構(gòu)的安全可靠度及安全儲備。

從建筑經(jīng)濟(jì)角度看,對結(jié)構(gòu)層施工平整度的嚴(yán)格控制,人工等技術(shù)措施費會有所增加,但材料的一次性運輸?shù)轿?、施工工序的減少等可節(jié)省一筆可觀的費用,因此綜合費用會得到降幅,受益于使用者,提高了建造水平和知名度,確保了工程質(zhì)量。同時避免了建筑因裝修時二次加載控制不嚴(yán)而造成樓板開裂、漏水等質(zhì)量事故,既間接地節(jié)省費用,又保障了整體結(jié)構(gòu)的安全與可靠性。

我國的預(yù)制裝配技術(shù)已成體系,結(jié)合預(yù)制工具設(shè)備生產(chǎn)的精準(zhǔn)度與能力,及施工技術(shù)措施的成熟性考慮,此方法會更適合于預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)。如現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)也能通過相應(yīng)的技術(shù)措施嚴(yán)格控制樓面結(jié)構(gòu)層的施工平整度,那么改進(jìn)后的效果還是會很好的,真正提高了施工技術(shù)水平的精準(zhǔn)性,為培育建筑生產(chǎn)領(lǐng)域精準(zhǔn)化施工打下堅石的基礎(chǔ)。