【博牛原创】解开钢筋砼裂缝设计的玄机


   在结构优化设计过程中,经常会遇到楼板取值偏厚、配筋放大过多等不合理设计,每当与设计院人员协商争取优化时,我们听到最多的一句话就是:“承载能力虽够,但裂缝计算不满足要求。”言下之意,似乎裂缝控制成了结构粗糙设计的挡箭牌。下面笔者就来解开裂缝设计的玄机。

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设计规范的不清晰、不完善

 1.1.《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010中关于裂缝设计的有3.4.5条、3.5.2条、7.1.2条最为重要。

【3.5.2条】关于混凝土结构的环境类别,对于室外环境的结构,比如屋面,地下室顶板,外墙,底板等常见部位并没有提出要求具体的环境类别。其实这些部位最终按一类环境还是二类环境,对结构设计的影响还是很大的。


【3.4.5条】关于混凝土结构最大裂缝宽度限值取值一类环境0.3mm,二类环境0.2mm,这个限制规定确实偏严厉,相对于国内同类规范或者国际相关标准都会得出较大的配筋结果。


【7.1.2条】关于混凝土结构受力裂缝的计算公式,在条文一开始便指明了该公式的适用范围为“矩形、T形,倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉,受弯和偏心受压构件”但是规范并没有给出板式构件的计算公式。关于受力裂缝的计算公式,我国有三本规范:建设部、交通部、水利部的混凝土结构设计规范,计算结果相差很大。交通、水利工程的环境条件要比我们建筑物严酷的多,但是建设部《混凝土结构设计规范》的计算结果确实最大。

 1。2。《全国民用建筑工程技术措施》2012结构(混凝土结构)第2.6.5条关于荷载作用下的受力裂缝控制有三条结论:

 1)按《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010公式计算得到的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件的裂缝宽度,对于一类环境中的民用建筑钢筋混凝土构件,可以不作为控制工程安全的指标。

 2)厚度≥1m的厚板基础,无需验算裂缝宽度

 3)其他基础构件(包括地下室挡土墙)的允许裂缝宽度可适当放宽至0.4mm。说明:当前许多工程,由于验算受弯裂缝宽度超过规范允许值,因而额外多配了许多钢筋,造成很大浪费。(注:这是技术措施原话。)

 1.3.美国规范ACI318规范自1999年版开始取消了以往室内、室外区别对待裂缝宽度允许值的作法,认为一般的大气环境条件下,裂缝宽度控制并无特别意义。欧盟规范EN1992-1。1认为“只要裂缝不削弱结构功能,可以不对其加以任何控制”“对于干燥或永久潮湿环境,裂缝控制仅保证可接受的外观;若无外观条件,0。4mm的限值可以放宽”。

综合以上情况,我公司曾经希望混凝土规范编制组对相关问题做出技术上的答复,可惜没有得到有价值的回复。附上我司提问及规范编制组回复。

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计算软件的生搬硬套

正因为设计规范的不清晰,导致各种计算软件在受力裂缝设计上生搬硬套。有些软件甚至用错误的计算方法进行计算设置。以下就指出一些常用软件在裂缝计算上的错误作法。

2.1、国内最常用的结构设计软件PKPM系列。

PKPM未提供基础筏板的裂缝计算功能,一般情况下也不需要提供筏板裂缝计算书。我从事设计以来还没有人要求我提供过筏板裂缝。PKPM提供的楼板裂缝计算结果意义不大,其实只要按照PKPM提供的楼板计算工能选用弹性计算,计算出来的板配筋非常大,而且看看裂缝结果,就自动控制在0.2mm以内的裂缝了。

PKPM提供的梁裂缝控制的配筋结果可以说是非常奇葩,由于裂缝计算跟配筋的钢筋直径有很大的相关性,所以计算软件要先配筋,再复核裂缝,再返回去配筋。我们以前做设计的时候经常发现裂缝控制下的配筋离奇的大,有时候会是计算配筋2-3,实在是不敢配啊,最后领导告诉我裂缝控制配筋最大不得大于1。5强度配筋,直接这么操作了。对于地下室外墙计算,PKPM并没有提供裂缝计算的功能。

2。2、盈建科(YJK)计算软件。

盈建科后来居上,为了迎合一些审图人员的要求,在软件里面提供了防水板、筏板、无梁楼盖等裂缝控制功能,但是操作起来可是真不方便啊。

2.3、结构计算软件包SES R。C。

这个小软件可以说验算裂缝非常神速、方便。我也用了好几年,后来才发现他的裂缝计算原来是忽悠啊。竟然没有考虑钢筋直径,得出控制裂缝的配筋面积。后来总工看我计算书说有问题,计算裂缝怎么能不考虑钢筋直径啊,我直冒汗。晕……


2。4、理正软件算地下室外墙。

这个软件在计算地下室外墙裂缝控制可以说比较完美了,能得到一个强度控制的配筋(主要原因是这个软件提供了地下室外墙的竖向力的作用功能,可以有效减小钢筋应力),并且裂缝计算可以通过并得到审图人员认可,推荐设计师使用。以下为计算简图及计算结果截图。

软件界面:

计算结果局部截图

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设计领域各路神仙八仙过海,各显神通

只要有点结构设计行业经历的工程师,都会对受力裂缝控制设计得出这样一个“无厘头”的结论。简单说一点本人在工作过程中一些裂缝控制设计的经历吧。

2003年,我所在的设计院结构专业负责人对裂缝控制非常看重,要求我们使用pkpm软件生成配筋,是需要适当把图纸理清爽就可以,配筋是不能调整的,因为怕调整了配筋又要返回去验算裂缝。当时我刚刚出道,大师傅已经工作5年经验,他一句话我们都作为圣旨执行。当年画的住宅施工图,含钢量那叫一个大啊,后来开发商给我们做了一个项目后就发誓不给我们设计其他后续项目了,现在想想我还是冒汗……

2005年,因为原来单位业务转型,我又到了一个杭州的某大设计院。领导本人就是专业负责加一注,工作经验15年。一进公司领导就要求我对上部结构,按计算结果过配筋,不需要考虑裂缝设计放大配筋,我当时就一头雾水,裂缝啊,规范明确要求的,怎么能不控制裂缝呢,无奈他既是老板又是专负,人家怎么说我就怎么做吧……

对于地下室地梁、顶板梁领导同意我们按软件生成控制0.2裂缝进行配筋,但是要求对配筋进行复核,配筋太大的要减小。裂缝控制的配筋不得大于1.5倍计算配筋。

2006年,我帮杭州一个知名大院画一个地下室图纸,总工的要求直接发给我了,地下室地梁,底板配筋不得采用软件生成,裂缝控制按计算配筋的1。5倍进行设计。我也是醉了,有没有什么理论依据呢?没有!那就按总工要求画图吧。图纸画完交付领导,没过几天,电话来了,让我帮忙按1。2倍配筋重新复核一边,这又是为什么啊,原来含钢量超过甲方限额了,我晕……那就复核一边再发去吧。

2009年,杭州某设计公司一个项目因为人手不足,请我们帮忙一起画图。公司设计规定发我,一条设计要求让我们彻底懵圈了,公司规定,对所有结构设计构件,不进行裂缝控制设计,如果有人按裂缝控制进行配筋设计,开除!这也是让我大开眼界了……无奈人家院里统一规定,我就跟着执行吧,看看最后审图怎么过!结果审图中心最后只要求楼板进行裂缝控制,我们打印了一份楼板裂缝计算书过去,就过关了,其实根本没有按裂缝控制进行配筋!

我相信关于结构受力裂缝控制的设计还有很多很多有意思的故事,其实人到中年,见怪不怪了!

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关于裂缝控制优化设计的几点结论及建议

4.1. 根据裂缝控制进行设计说到底是伪命题,但是作为优化来说,落实起来还是有相当大的困难的,因为毕竟设计师还是有依据的,再加上现在房子投诉多,一说裂缝大家都怕,开发商一般还是会支持裂缝控制设计的。


4.2. 因为裂缝控制无限制的放大配筋确实没有必要,而且很多时候会造成一定的质量安全隐患。所以我们不主张盲目的按照裂缝计算配筋,适当放大配筋还是可以接受的。


4.3. 如果设计院按照不考虑裂缝进行配筋,其实根本不必要担心质量安全问题,因为我们的规范规定并明确,按照《技术措施》确实多数构件不必要进行裂缝设计,即使设计了也是多余的,浪费的。


4.4.《混凝土结构设计规范》3。4。5关于裂缝宽度限值的规定不是强制性规范,在一定条件下是可以适当放宽的,这样对一些地下工程设计的成本影响将会非常大。事实上,对于基础筏板、地下室外墙、双向板、地下室顶板等构件,在满足强度计算的条件下,裂缝控制设计均不起控制作用。


来源:马敏生,博牛结构优化设计。欢迎分享,转载请注明出处。

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