时间：2023-03-30 10:39:09
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关键词：现浇钢筋混凝土楼板裂缝建筑设计结构设计
前言
自2001年起,苏州市从预制多孔板体系转化为商品混凝土现浇板体系。现浇钢筋混凝土楼板在结构安全和使用功能方面比预制板优越得多,但是楼板裂缝不断增加。大多数消费者对楼板裂缝缺乏必要常识,统视裂缝为有害,担心楼板裂缝会引起建筑物倒塌,反应极为敏感,近年来成为投诉热点,开发商和承包商为此的花费亦逐年增长。
1楼板裂缝种类
1.1温差裂缝
由于温度变化,混凝土热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般集中在东西单元的房间、屋面层和上部楼层的楼板。
1.2结构裂缝
虽然现浇楼板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处。往往容易产生一些结构性裂缝。例如:墙角应力集中处的45°斜裂缝,板端负弯矩较大处的板面裂缝等。
1.3构造裂缝
PVC管处混凝土厚度减薄,容易出现裂缝。
1.4收缩裂缝
混凝土在塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩、失水收缩过程中易形成各种收缩裂缝。
2楼板裂缝形式
2.145°斜裂缝
该裂缝常出现在墙角,特别是房屋东西两端房间,呈45°状。
2.2纵横向裂缝
该裂缝一般出现在跨中、负弯距钢筋端部、PVC电线暗管敷埋处。
2.3长裂缝
一部分房间预埋PVC电线管的板面上出现裂缝,裂缝宽度达0．2mm～0．3mm左右。这种裂缝仅在楼板表面出现,板底无裂缝。
2.4不规则裂缝
裂缝出现部位形状无规则,或散状或龟裂状。一般发生在房屋东西两单元、阁楼顶层部位。
3从设计方面分析裂缝及控制方法
造成现浇钢筋混凝土楼板开裂有设计原因、施工原因、材料原因,本文仅从设计方面进行探讨。随着苏州市经济的快速发展、建设任务增加迅猛,勘察设计队伍亦在迅速扩大,苏州市住宅工程相当一部分是由乙级和丙级设计单位承担。住宅设计单位低资质,或由于设计市场管理的不到位,造成低资格设计人员挂靠设计,而挂靠单位收取一定比例管理费后,就盲目盖章、签字,根本不对图纸的结构安全、合理性、完整性等认真审核。结果是一部分住宅工程勘察设计质量低下,问题较多。另一个原因是,一些住宅开发商任意压价,片面降低勘察设计费,以收费最低为主要条件选择勘察设计单位,同时又不讲合理设计时间,限期开工,逼迫提前出图,造成施工图设计深度不够,问题必然较多。
3.1建筑设计方面原因
3.1.1斜屋面、露台、外墙节能保温措施不够
苏州市一年之内气温变化较大,夏季最高温度可达40℃以上,冬季温度最低可达-4℃～-7℃,由于夏天室外墙体温度高于室内温度,结构外墙面在高温下发生受热膨胀,如果未采取保温措施,在纵横两外墙面的变形对楼板产生牵拉作用下,东西单元的卧室楼板被外墙向外拉伸就容易引起裂缝。同样,屋面如果未设保温层,顶层楼板会因热胀冷缩而引起开裂。
目前与温度有关的裂缝计算公式有:
连续式约束条件下楼板、长板、剪力墙、大底板等最大约束应力计算公式:
σ＊xmax＝－EaT1－1chβL2H（t，τ）（1）
或按时间增量的计算公式:
σ＊xmax＝∑ni＝1Δσi＝-a1－u∑ni＝11－1chβiL2ΔTiεi（t）H（t，τ）（2）
当应力超过混凝土的抗拉强度时,可求出裂缝间距:
Lmax＝2EHCxarcchaTaT－εp（3）
L＝1．5EHCxarcchaTaT－εp（4）
Lmin＝12Lmax（5）
式中,T-包含水化热、气温差及收缩当量温差。同号叠加,异号取差,由此可见,夏天炎热季节浇筑混凝土到秋冬冷缩都是叠加的,拉应力较大;
H（t,τ）-松弛系数。在保温保湿养护条件下(缓慢降温即缓慢收缩),松弛系数取0．3或0．5,当寒潮袭击或激烈干燥时,松弛系数取0．8,应力接近弹性应力,容易开裂;
T＝T1+T2+T3（T1为水化热温差、T2为气温差、T3为收缩当量差,取代数和）;
εp-混凝土的极限拉伸。级配不良,养护不佳,取0．5×10-4～0．8×10-4;正常级配,一般养护,取1．0×10-4～1．5×10-4;级配良好,养护优良,取2×10-4;配筋合理(细一些,密一些),可提高极限拉伸20%～40%。构造配筋宜为0．3%～0．5%;
H-均拉层厚度(强约束区);
E-混凝土弹性模量;
Cx-水平约束系数;
ch、arcch-双曲余弦及双曲余弦反函数;
a-线膨胀系数,一般情况εp≤｜aT｜,当εp≥｜aT｜时取εp＝｜aT｜,［L］∞。
裂缝开展宽度:
δf＝2ψEHCxaTthβL2（6）
δfmax＝2ψEHCxaTthβLmax2（7）
δf＝2ψEHCxaTthβLmin2（8）
β＝CxEH（9）
式中,ψ-裂缝宽度经验系数;
Cx-约束系数。
3.1.2住宅长度超长
住宅平面超长,由于温差和材料变形,会造成墙体和楼板横向开裂。仅就长度而言,结构长度与应力呈非线性关系,如结构长度小于规范要求,结构内力影响很小。
3.1.3平面形状
当住宅卧室沿长度、宽度方向尺寸变化,由于楼板刚度不一致,会产生不相同变形,引起薄弱部位开裂。
3.2结构设计方面原因
3.2.1近代国际上结构的设计原则是,整个建筑结构的功能必须满足两种状态的要求:①承载力极限状态,以保证结构不产生破坏,不失去平衡,不产生破坏时过大变形,不失去稳定。②正常使用极限状态,以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动及其它影响使用的极限状态。目前人们对第一极限状态已给于足够重视并严格执行,而对第二种极限状态却经常被忽视。
3.2.2从钢筋混凝土现浇楼板各种受力体系分析,无论是按单向板设计还是按双向板设计,是单跨还是多跨连续板设计;无论是板端支承在砖墙上还是支承在过梁或剪力墙内,受力状态考虑都是局限于楼板平面的应力变化(按弯矩配置抵抗正、负弯矩的受力钢筋)、板平面的受剪变形。即使是考虑板端嵌固端节点产生弯矩,也只是考虑板平面弯曲或屈曲所产生的应力。在楼板受力体系分析时,对于现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形,根本没有考虑。
3.2.3目前不少设计人员只按单向板计算方法来设计配置楼板钢筋,支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算受力与实际受力情况不符,单向高强钢筋或粗钢筋使混凝土楼面抗拉能力不均,局部较弱处易产生裂缝。部分设计人员对构造配筋,放射筋设置不重视或不合理,薄弱环节无加强筋。
3.2.4结构设计对板内布线引起裂缝的构造考虑不够。住宅电器、电信快速发展的今日,现浇楼板内暗敷PVC电线管越来越多,甚至有些部位三根交错叠放,两根管交错叠放更为普遍。PVC管错叠处板的抗弯高度大大降低,从而减弱了板的抗弯性能。
3.2.5对开口楼板,特别是开洞口比较大的双向板,设计时往往只考虑楼板在竖向荷载作用下的洞口四周加强配筋。由于纵向的受力钢筋被切断,而忽视了板与墙体或板与梁的变形协调问题。这时如墙或梁的刚度较大,板的孔边凹角处未必出现应力集中现象,开洞板易发生翘曲。
3.3建筑设计控制措施
3.3.1屋面与外墙采取保温措施按照国外建筑设计常规的做法,屋面设保温隔热层,使屋面的传热系数≤1．0W／m2·K；外墙外表面或内表面相应设置保温隔热层,同时外墙面宜采用浅色装饰材料,增强热反射,减少对日照热量吸收。根据苏州的具体情况,屋面和外墙的保温设计应通过热工计算,在不同季节均应能达到《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《江苏省民用建筑热环境与节能设计标准》要求,彻底解决温度应力对屋面和墙体的破坏。
3.3.2适当控制建筑物长度根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）和《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,宜采取设置伸缩缝,伸缩缝间距为30m～50m。多层住宅建筑控制长度建议不大于50m,高层应控制在45m以内。如果超过此长度,应设置伸缩缝。超长量不大时,可采用设置后浇带的方法,以减少混凝土楼板收缩开裂。
3.3.3住宅平面形状控制住宅平面宜规则,避免平面形状突变。当楼板平面形状不规则时,宜设置梁使之形成较规则平面。当平面有凹口时,凹口周边楼板的配筋宜适当加强。
3.4结构设计控制措施
3.4.1工程裂缝产生的主要原因是混凝土的变形。如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等,此类因变形引起的裂缝几乎占到全部裂缝的80%以上。在变形作用下,结构抗力取决于混凝土的抗拉性能,当抗拉应力超过设计强度时,应验算裂缝间距,再根据裂缝间距验算裂缝宽度。
3.4.2现浇板板厚宜控制在跨度的1／30,最小板厚不宜小于110mm（厨房、浴厕、阳台板最小厚度不小于90mm）。有交叉管线时板厚不宜小于120mm。
3.4.3楼板宜采用热轧带肋钢筋以增加其握裹力,不宜采用光圆钢筋。分布钢筋与构造钢筋宜采用变形钢筋来增加与现浇混凝土的握裹力,对控制楼板裂缝的效果较好。
3.4.4设计时注意构造钢筋的布置十分重要,它对构造抗裂影响很大。对连续板不宜采用分离式配筋,应采用上、下两层连续式配筋;洞口处配加强筋;对混凝土梁的腰部增配构造筋,其直径为8mm～14mm,间距约200mm。
3.4.5屋面层阳角处、东西单元房间和跨度≥3．9m时,应设置双层双向钢筋,阳角处钢筋间距不宜大于100mm,跨度≥3．9m的楼板钢筋间距不宜大于150mm。跨度＜3．9m的现浇楼板上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。外墙转角处应设置放射钢筋,配筋范围应大于板跨的1／3,且长度不小于2．0m,每一转角处放射钢筋数量不少于7根,钢筋间距不宜大于100mm。
3.4.6现浇楼板的混凝土强度等级不宜大于C30,特殊情况须采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时,要考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护,便于混凝土凝固时的水化热释放。
3.4.7在预埋PVC电线管时,必须有一定的措施,PVC管要有支架固定,严禁两根管线交叉叠放,确须交叉时应采用专门设计的塑料接线盒,以防止塑料管在管线交叉对混凝土厚度削弱过多。在预埋电线管上部应配置钢筋网片,（4＠100mm宽度600mm）。若用铁管作为预埋管时,宜采用内壁涂塑黑铁管,一方面既能保证黑铁管(不镀锌钢管)与混凝土的粘结力,同时也有利于穿线和不影响混凝土的计算高度。
3.4.8后浇带处理
（1）后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的1／3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。
（2）后浇带宽度为700mm～1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于45d,且同一截面受力筋搭接不超过50%。梁、板主筋不宜断开,使其保持一定联系性。
（3）后浇带浇筑时间不宜过早,以能将混凝土总降温及收缩变形完成一半以上时间为佳。从目前混凝土的收缩量来看,估计3～6月方能取得明显效果,最短不少于45天。在苏州这样软土地区,后浇带浇筑时间应在主体封顶以后,方可有效地释放沉降的应力。
（4）后浇带中垃圾应清理干净,接缝应密实,新老混凝土界面用1:1水泥砂浆接浆。后浇带混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
（5）后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
一般施工做法的弊病
梁柱节点施工的复杂性主要表现为：节点构造复杂，钢筋分布密集，操作人员高空作业，施工难度大，特别是中间柱子钢筋纵横交错，箍筋绑扎不便，采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎，致使梁节点部位不放或少放柱箍筋，留下严重隐患。部分施工人员意识到钢筋骨架整体人模后柱节点内箍筋绑扎困难，便采用两个开口箍筋拼合，然而在整个节点区均采用开口箍筋显然不符合规范规定。规范对箍筋封闭和箍筋末端弯钩的构造要求，是保证箍筋对混凝土核心起有效约束作用的必要条件。采用分层套箍法操作难度仍相当大，且须将节点部分侧模板拆除方能保证节点箍筋间距及绑扎牢固。若采用原位绑扎钢筋(即先安装梁底模，再直接在梁底模上绑扎梁筋、安装侧模板)，其缺陷是：(1)只安装梁底模，不安装侧模板，板的模板无法安装，造成整个模板支撑系统不稳定，易发生模板倒塌事故；(2)在框架结构施工中，所有的钢筋均须在施工楼层堆放和二次运输，在这种开放的模板体系上推放和搬运钢筋极其不安全；(3)支模和绑钢筋多次交叉作业，不利于施工组织管理，窝工现象较严重，工效较低。
2.2改进的对策
近几年的做法是将梁板模板(含侧模板)全部安装完毕后才安装梁板钢筋并整体沉梁。该施工程序的优点是钢筋堆放、运输及绑扎较安全，交叉作业少，支模和绑钢筋不冲突，工效较高。但若不采取特别措施，会出现节点箍筋少放或者箍筋间距无法保证的问题。对此，可采用如下措施解决：(1)下料时每个节点增加若干根纵向短筋(可用细钢筋)；(2)柱节点区箍筋现场焊接在纵向短筋上形成整体骨架，再将整体骨架套入柱纵筋并搁置在楼板模板面上，穿梁钢筋并绑扎，为防止附加纵向短筋位置与柱纵筋冲突而造成套箍困难，附加纵向短筋应偏离箍筋角部约50mm，采用该法可保证柱节点箍筋的间距与数量，实施效果较好．需要说明的是，当结构较复杂时，采用该方法可能也会有困难，施工时要视具体情况而定。
3框架柱纵筋的搭接
按照规范和规程的规定允许搭接的矩形，异形柱纵筋应优先采用机械连接或对接焊，但有些施工单位为降低成本或贪图方便，更愿意采用搭接。这种做法往往会造成柱在纵筋搭接部位的截面过小，因该部位箍筋尺寸并未变化，使柱纵筋难以紧靠箍筋(相差柱主筋1d的距离，其直径通常在?覬18以上)。这一问题在柱截面较大时还不太突出。随柱截面的减小就显得较为突出。特别是异型柱通常柱宽仅2O0mm．如端部配2?覬25纵筋．减去钢筋保护层5Omm。则此时两根纵筋的净距仅100mm。若采用搭接，则搭接处两根纵筋的净距如按搭接1根考虑也仅75mm，若两根同时搭接则只剩下50mm。显然对柱有效截面削弱太大，使钢筋搭接末端延伸部位成为柱的薄弱点。
在按规范柱纵筋容许搭接时(三、四级框架d<22)，施工人员应在下部柱筋搭接部位末端延伸15Omm，并向外弯折1d，使上部柱纵筋通过此弯折段与下部柱纵筋轴线对齐，并宜在弯折段增加构造焊，可较好地解决这一问题。同时增加的工作量又不算大。
4混凝土保护层厚度问题
保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度太小，无法满足上述要求，太大则构件表面易开裂，因此，《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-1992)第3.5.8条《建筑工程质量检验评定标准》(GBJ301-1988)第5.2.10条、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)第5.5.2条均规定受力钢筋保护层厚度梁拄允许偏差为±5mm。
在框架结构施工中，由于楼面标高是一致的，双向框架梁同时穿越柱节点时，必然造成一侧框架梁面筋保护层厚度偏火(往往会超过40ram)。井字架梁节点也有同样问题，这些问题无法避免，但需注意：一是梁箍筋的下料问题，由于一向框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底下穿过，若该向框架梁梁端箍筋按原尺寸下料，面筋无法直接绑扎到箍筋上，对粱骨架受力不利，因此梁端箍筋下料时高度可减小20～30mm(仪一向框架梁端需要),二是施工时以哪一向为主，因保护层厚度增大，截面有效高度变小，正截面受弯承载能力减小(约5％)，设计时是否考虑了这种影响，另一方面构件表面容易开裂。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.2.4条规定：当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大干40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施。对此须在设汁时就明确以哪一向为主，并对保护层厚度偏大的一向梁端加铺一层钢丝网以防表面开裂。
5混凝土施工质量控制
5.1柱的“烂根”和“夹渣”
现浇框架容易出现“夹渣烂根”现象，使根部混凝土漏浆，严重时出现“露筋”和“孔洞”。其直接原因是柱模直接放在楼地板上，预先没有在楼板上做找平层或加标准框浇出底面，更没有留清扫口。当层段>5m中段未留浇筑口，进料从顶部直接下。自由落差>3m，在柱内钢筋阻拦下料使粗细料分离，另因底部板丽不平且未堵缝。导致水泥浆流失掉，也存在底面垃圾未清除净、振动棒长度不到位等因素，造成根部夹渣，烂根问题。保证质量的措施应在框架柱接头外进行，即上次烧筑后加相同规格的方框，并浇平框面，继续上浇前支横模从板面开始，浇筑时在顶洒一层l：0.4的水泥砂浆。并铺l：2水泥25～30mm厚，在其上浇混凝土，可保证框架柱自然密实，不会出现夹渣或烂根的质量问题。
5.2控制好混凝土质量
对配合比的控制不容忽视，再准确的配合比，现场不控制粗细骨料的含杂质量和称量，仍然会生产出不合格品。有的工地不做配合比设计，而套用别人的比例。对已浇成品不保护，养护不及时，尤其是夏天气温高的地区更需要保养，这是提高强度的重要环节。对混凝土框架柱的浇筑施工，必须遵守现行的施工规范，注意克服配料计量、拌和时间短，加水不控制，运距长摇晃离析现象，更要注意不允许二次加水重拌及振捣不密实、过振、漏浆、跑模、不清除残留木屑等现象。操作素质低下所产生的后果将削目支撑件的竖向荷载，影响结构连接及降低抗震能力。只要有健全的施工操作标准，步步检验认证，按规范施工，框架工程质量就会得到保证。
6结语
现浇施工的框架具有整体性好、围护墙体轻、抗震性好、施工速度快、布局灵活多样的优点，在工程实践中成为主要的结构形式，工程技术人员在施工中应严格按照图纸和规范施工，确保工程质量和安全。
关键词：结构设计抗震
一.抗震设计思路发展历程
随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。
最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用（0.1倍自重）用于结构设计。到了60年代，随着地面运动记录的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。
由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。
二.现代抗震设计思路及关系
在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是：
1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系数）得到不同的设计用地面运动加速度（即小震的）来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准。
2.制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施（强柱弱梁、强剪弱弯）和抗震构造措施。
现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心是关系，关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数；而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比，称为位移延性系数；T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。
60年代开始，研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下，通过对不同周期，不同屈服水准的非弹性单自由度体系做动力分析，得到了有关弹塑性反应下最大位移的规律：对T大于1.0秒的体系适用“等位移法则”即非弹性反应下的最大位移总等于同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。对于T在0.12－0.5秒之间的结构，适用“等能量法则”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。当“等能量原则”适用时，随着R的增大，位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R相同的比例增长更快。由以上规律我们可以看出，如果以结构弹性反应为准，把结构用来做承载能力设计的地震作用取的越低，即R越大，则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的非弹性位移就越大，位移延性需求就越高。这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。规律初步揭示出不同弹性周期的结构，当其弹塑性屈服水准取值大小不同时，在同一地面运动输入下屈服水准与所达到的最大非弹性位移之间的关系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水准不高的结构在较大地震引起的非弹性动力反应中不致发生严重损坏和倒塌的主要原因。让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。
之所以存在上诉的规律，我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先，通过人为措施可以使结构具有一定的延性，即结构在外部作用下，可以发生足够的非线性变形，而又维持承载力的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时，不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌，从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次，作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构，在一定的外力作用下，结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中，外力做功全部变为热能，并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析，在弹性范围振动时，惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态，体系能量在动能、势能间不停转换，但总量保持不变。如果某次振动过大，体系进入屈服后状态，则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分，其中，塑性变性能将耗散掉，从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到，在地震往复作用下，结构在振动过程中，如果进入屈服后状态，将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量，从而减小地震反应。同时，实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量，减小地震反应。此外，结构进入非弹性状态后，其侧向刚度将明显小于弹性刚度，这将导致结构瞬时刚度的下降，自振周期加长，从而减小地震作用。
随着对规律认识的深入，这一规律已被各国规范所接受。在抗震设计时，对在同一烈度区的同一类结构，可以根据情况取用不同的R，也就是不同的用于强度设计的地震作用。当R取值较大，即用于设计的地震作用较小时，对结构的延性要求就越严；反之，当R取值较小，即用于设计的地震作用较大时，对结构的延性要求就可放松。
目前，国际上逐步形成了一套“多层次，多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为：工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态，非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分为：损伤出现（damageonset）、正常运作（operational）、能继续居住（countinuedoccupancy）、可修复的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应采用多重性态目标，比如美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标――基本目标（常遇地震下完全正常运作，少遇地震下正常运作，罕遇地震下保证生命安全，极罕遇地震下接近倒塌）、必要目标（少于地震下完全正常运作，罕遇地震下正常运作，极罕遇地震下保证生命安全）、对安全其控制作用的目标（罕遇地震下完全正常运作，极罕遇地震下正常运作）。对重要性不同的建筑，如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑，应该按较高的性态目标设计，此外，也可以针对甲方对建筑提出的不同抗震要求，选择不同的性态目标。
三.保证结构延性能力的抗震措施
合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：
1.“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
2.“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
3.抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。
这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先，这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。
新西兰的抗震研究者认为耗能机构宜采用符合塑性力学中的“理想梁铰机构”，即梁端全部形成塑性铰，同时底层柱底也都形成塑性铰的“全结构塑性机构”。其具体做法是通过结构分析得到各构件组合内力值后，对梁端截面就按组合弯矩进行截面设计；而对除底层柱底以外的柱截面，则用人为增大了以后的组合弯矩和组合轴力进行设计；对底层柱底截面则用增大幅度较小的组合弯矩和组合轴力进行截面设计。通过这一做法实现在大震下的较大塑性变形中，梁端塑性铰形成的较为普遍，底层柱底塑性铰出现迟于梁端塑性铰，而其余所有的柱截面不出现塑性铰，最终形成“理想梁铰机构”。为此，这种方法就必须取足够大的柱端弯矩增强系数。
美国抗震界则认为新西兰取的柱弯矩增强系数过大，根据经验取了较小的柱弯矩增强系数，这一做法使结构在大震引起的非弹性变形过程中，梁端塑性铰形成较早，柱端塑性铰形成的相对较迟，梁端塑性铰形成的较普遍，柱端塑性铰形成的相对少一些，从而形成“梁柱塑性铰机构”。
新西兰抗震措施的好处在于“理想梁铰机构”完全利用了延性和塑性耗能能力较好的梁端塑性铰来实现框架延性和耗散地震能量，同时因为除底层柱底外的其它柱端不出现塑性铰，也就不必再对这些柱端加更多的箍筋。但是这种思路过于受塑性力学形成理想机构概念的制约，总认为底层柱底应该形成塑性铰，这样就对底层柱底提出了较严格的轴压比要求，同时还要用足够多的箍筋来使柱底截面具有所需的延性，此外，底层柱底如果延性不够发生破坏很容易导致结构整体倒塌。这些不利因素使该方法丧失了很大的优势。
因此很多研究者认为不需要被塑性力学的机构概念所限制，只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构，就能保证抗震设计的基本要求：
1.以梁端塑性铰耗能为主；
2.不限制柱端塑性铰出现（包括底层柱底），但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量；
3.同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。
我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路，采用了“梁柱塑性铰机构”模式，而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构”模式。
抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生，采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是，与非抗震抗剪破坏相比，地震作用下的剪切破坏是不同的。以梁构件为例，在较大地震作用下，梁端形成交叉斜裂缝区，该区混凝土受斜裂缝分割，形成若干个菱形块体，而且破碎会随着延性增长而加剧。由于交叉斜裂缝与塑性铰区基本重合，垂直和斜裂缝宽度都会随延性而增大。抗震下根据梁端的受力特征，正剪力总是大于负剪力，正剪力作用下的剪压区一般位于梁下部，但由于地震的往复作用，梁底的混凝土保护层可能已经剥落，从而削弱了混凝土剪压区的抗剪能力；交叉斜裂缝宽度比非抗震情况大，以及斜裂缝反复开闭，混凝土破碎更严重，从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应退化；混凝土保护层剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的销栓作用有一定退化。可见，地震作用下，混凝土抗剪能力严重退化，但是试验发现箍筋的抗剪能力仍可以维持。当地震作用越来越小时，梁端可能不出现双向斜裂缝，而出现单向斜裂缝，裂缝宽度发育也从大于非抗震情况到接近非抗震情况，抗剪环境越来越有利。此外，抗震抗剪要求结构构件应在大震下预计达到的非弹性变形状态之前不发生剪切破坏。因为框架剪切破坏总是发生在梁端塑性铰区，这就不仅要求在梁端形成塑性铰前不发生剪切破坏，而且抗剪能力还要维持到塑性铰的塑性转动达到大震所要求的程度，这就需要更多的箍筋。同时，在梁端塑性变形过程中作用剪力并没有明显增大，也进一步说明这里增加的箍筋不是用来增大抗剪强度，而是为了提高构件在发生剪切破坏时所达的延性。
综上所述，与非抗震抗剪相比，抗震抗剪性能是不同的，其性能与剪力作用环境，塑性区延性要求大小有关。我们可以采取以下公式来考虑抗震抗剪的强度公式：
其中为混凝土抗剪能力，为箍筋抗剪能力，为由于地震作用导致的混凝土抗剪能力下降的折减系数，且随着剪力作用环境、延性要求而改变。我国的抗震抗剪强度公式也以上面公式为基础的，但是为设计方便，不同的烈度区取用了相同的公式，均取为0.6，与上面提到的混凝土抗剪能力随地震作用变化而不同的规律不一致，较为粗略。
延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大，混凝土受压区高度就越大，延性越差；受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小，延性越好；混凝土强度越高，受压区高度越低，延性越好（但如果混凝土强度过高可能会减小混凝土极限压应变从而降低延性）；对柱子这类偏压构件，轴压力的存在会增大混凝土受压区高度，减小延性；箍筋可以提高混凝土极限压应变，从而提高延性，但对于高强度混凝土，受压时，其横向变形系数较一般混凝土明显偏小，箍筋的约束作用不能充分发挥，所以对于高强度混凝土，不适于用加箍筋的方法来改善其延性。此外，箍筋还有约束纵向钢筋，避免其发生局部压屈失稳，提高构件抗剪能力的作用，因此箍筋对提高结构抗震性能具有相当重要的作用。根据以上规律，在抗震设计中为保证结构的延性，常常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋，通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土，对柱子限制轴压比等。
四.我国抗震设计思路中的部分不足
我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上，逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计思路。其中大部分内容都符合现代抗震设计理念，但是也有许多考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。
其中，最值得我们注意的是，与国外规范相比，我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。欧洲和新西兰规范按地震作用降低系数（“中震”的地面运动加速度与“小震”的地面运动加速度之比）来划分延性等级，“小震”取值越高，延性要求越低，“小震”取值越低，延性要求越高。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级，但在高烈度区推荐使用高延性等级，在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的。而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86，而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。对延性要求则并未按关系来取对应的，而是按抗震等级来划分，抗震等级实质又主要是由烈度分区来决定的。这就导致同一个R对应了不同的，从而制定了不同的抗震措施，这与关系是不一致的。这种思路造成低烈度区的结构延性要求可能偏低的结果。
另外，我国规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说，并不都是恰当的。这种笼统的设防目标也不符合当今国际上的“多层次，多水准性态控制目标”思想，这种多性态目标思想提倡在建筑抗震设计中应灵活采用多重性态目标。甲类建筑指重大建筑工程和地震时可能发生严重此生灾害的建筑，乙类建筑指地震时使用不能中断或需要尽快修复的建筑，由于不同类别建筑的不同重要性，不宜再笼统的使用以上同一个性态目标（设防目标），此外，还应该考虑建筑所有者的不同要求，选择不同的设防目标，从而做到在性态目标的选择上更加灵活。
五.常用抗震分析方法
伴随着抗震理论的发展，各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。
在结构设计中，我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。通常采用底部剪力法，振型分解反应谱法，弹性时程分析方法来计算该地震作用值，这三种方法都是弹性分析方法。其中，底部剪力法最简便，适用于质量、刚度沿高度分布较均匀的结构。它的大致思路是通过估计结构的第一振型周期来确定地震影响系数，再结合结构的重力荷载来确定总的水平地震作用，然后按一定方式分配至各层进行结构设计。对较复杂的结构体系则宜采用振型分解反应谱法进行抗震计算，它的思路是根据振型叠加原理，将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加，将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而对于特别不规则和特别重要的结构，常常需要进行弹性时程分析，该方法为直接动力分析方法。以上方法主要针对结构在地震作用下的弹性阶段，保证结构具有一定的屈服水准。
1)建筑抗震设防分类:抗震设防类别为丙类。2)本工程建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年。3)本地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0．2g，设计地震分组为第一组。4)地基基础设计等级:丙级。5)按照《湿陷性黄土地区建筑规范》确定建筑物分类:丙类。6)防火等级为:一级。4荷载作用取值1)自然条件:基本风压:0．40kN/m2;基本雪压:0．35kN/m2．2)楼(屋)面使用荷载:教室:2．0kN/m2;活动室:4．0kN/m2;盥洗室，卫生间(有蹲坑):2．0(8．0)kN/m2;楼梯、走廊、阳台:3．5kN/m2;上人屋面:2．0kN/m2;不上人屋面:0．5kN/m2;档案室:5kN/m2;库房:5kN/m2。
2地基处理
根据参考地质报告，本场地属于非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅱ类，采用强夯法，消除湿陷提高承载力。计算分析选用中国建筑科学研究院编制的《基础工程计算机辅助设计软件》JCCAD2010版。基础采用钢筋混凝土筏板基础或条形基础及独立柱基。
3上部结构设计
1)A，B，C区采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，D，E，F区采用钢筋混凝土框架结构。2)结构设计。地震作用按8度0．2g进行计算，抗震措施按8度0．2g进行设计，A，B，C建筑框架的抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级;D，E，F区框架等级为二级。抗震计算采用振型分解反应谱法，结构整体分析选用中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析软件》SATWE2010版。采用总刚分析方法，计算结果如下:A区:周期，地震力与振型分析见表1～表3。结构位移:地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/1033;地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/1213。B区:结构位移:地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/1030;地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/1212。C区:周期，地震力与振型分析见表7～表9。结构位移:地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/1044;地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/1045。D区:振动周期见表10。结构位移:地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/710;地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/605。E区:振动周期见表11。结构位移:地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/551;地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/601。F区:振动周期见表12。结构位移:地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/628;地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/623。各项指标均满足规范相应要求。3)最外层钢筋的混凝土保护层(mm):a．基础梁及地下室底板:下部钢筋:有垫层40;无垫层70，上部钢筋40;b．地下室外墙:外侧50，内侧20;c．柱:地下与土壤接触面:防水混凝土50，其余部位25;且不小于纵筋直径;d．梁:室外露天环境35，室内潮湿环境25，其余部位20;且不小于纵筋直径;e．在一类环境下各层楼板、楼梯板为15，梁为20;在二a类环境下各层楼板、楼梯板为20，梁为25;在二b类环境下各层楼板、楼梯板为25，梁为35;f．梁板中预埋管的混凝土保护层厚度应大于30。4)本工程各部分之间设置抗震缝，主体长度超过规范要求时相应部位设置后浇带，减少混凝土收缩影响。5)材料。混凝土:A，B，C区柱、墙:1层～2层顶为C40;3层～4层顶为C35;5层～6层顶为C30;D，E，F区柱:C30。梁、板:C30。基础:C30。楼梯、女儿墙、雨篷、挑檐、构架等露天构件:C30。圈梁、构造柱:C25。填充墙:±0．000以下采用MU10页岩烧结砖，M10水泥砂浆砌筑，±0．000及以上采用A3．5加气混凝土砌块(容重不大于6kN/m3)，M5混合砂浆砌筑。钢筋:采用HPB300级，HRB335级和HRB400级钢筋。
4结语
''''关键词：构件安全鉴定分析
1前言
在房屋安全鉴定中，需要对整幢房屋的结构构件进行安全鉴定，首先通过现场踏勘进行外观检查，可能会发现钢筋混凝土结构构件各种质量问题，其中裂缝是最常见的现象之一。裂缝出现都是事出有因，有设计上错误、原材料性能缺陷、施工质量低劣、环境条件的变化、使用不当、地基不均匀沉陷等等，而建筑物的破坏往往始于裂缝。因此，如何鉴定裂缝、分析裂缝、控制裂缝，是安全鉴定工作的重要内容之一。根据裂缝成因和特征，判断结构受力工作状况，评定结构的安全性、适用性和耐久性。此种鉴定方法具有简便、直观、快速等优点，在房屋安全鉴定中运用很广。其缺点在于它只是一种定性的分析方法，而不能定量地分析结构的安全性。为此，对可疑结构构件应进行强度、刚度、抗裂性验算，必要时还应通过荷载试验，然后作出安全鉴定意见。
2钢筋混凝土结构构件裂缝分析
判明是结构性裂缝还是非结构性裂缝：钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很多，对结构的影响差异也很大，只有弄清结构受力状态和裂缝对结构影响的基础上，才能对结构构件进行定性。结构性裂缝多由于结构应力达到限值，造成承载力不足引起的，是结构破坏开始的特征，或是结构强度不足的征兆，是比较危险的，必须进一步对裂缝进行分析。非结构性裂缝往往是自身应力形成的，如温度裂缝、收缩裂缝，对结构承载力的影响不大，可根据结构耐久性、抗渗、抗震、使用等方面要求采取修补措施。例如某校健身房，跨度12m，单层框架结构，1996年12月竣工，1997年8月甲方发现框架梁出现不同程度的裂缝，要求鉴定。根据现场查勘，框架梁裂缝普遍存在，裂缝的特点：大都出现在梁的上半部，裂缝上宽下窄，中间宽两边细，最大裂缝宽度为0.35mm，通过对设计及施工情况的检查，设计无误，为施工原因，经过综合分析，判明为温度裂缝，属非结构性裂缝。只要消除温差影响，用压力灌浆修补裂缝即可。
(1)判明结构性裂缝的受力性质：结构性裂缝，根据受力性质和破坏形式进一步区分为两种：一种是脆性破坏，另一种是塑性破坏。脆性破坏的特点是事先没有明显的预兆而突然发生，一旦出现裂缝，对结构强度影响很大，是结构破坏的征兆，属于这类性质裂缝的有受压构件裂缝(包括中心受压、小偏心受压和大偏心受压的压区)、受弯构件的受压区裂缝、斜截面裂缝、冲切面裂缝，以及后张预应力构件端部局压裂缝等。脆性破坏裂缝是危险的，应予以足够重视，必须采取加固措施和其它安全措施。塑性破坏特点是事先有明显的变形和裂缝预兆，人们可以及时采取措施予以补救，危险性相对稍小。属于这类破坏的受力构件的裂缝有：受拉构件正载面裂缝，受弯构件和大偏心受压构件正载面受拉区裂缝等。此种裂缝是否影响结构的安全，应根据裂缝的位置、长度、深度以及发展情况而定。如果裂缝已趋于稳定，且最大裂缝未超过规定的容许值，则属于允许出现的裂缝，可不必加固。例如某办公用房，四层二跨框架结构，跨度5m及7m，建于1990年，1998年6月出卖给某厂，厂方将此房用于制衣车间，使用不久，部分梁出现裂缝，要求鉴定。通过现场查勘，发现梁的裂缝均出现在梁的两端，为约45°的斜裂缝，且混凝土的质量较差，后经过对部分梁的混凝土取芯试压，最低强度等级约C12，平均强度等级为C15，图纸设计混凝土强度等级为C20，二者相差较大，由于荷载增大及混凝土强度低，通过复算，梁处于超筋状态，属脆性破坏裂缝，应予立即加固。
(2)查明裂缝的宽度、长度、深度：钢筋混凝土结构构件的裂缝按其表征可分三种：一是表面细小裂缝，即缝宽很小，长度短而浅；二是中等裂缝，其宽度在0.2mm左右，长度局限在受拉区，裂缝已深入结构一定深度；三是贯穿性裂缝，缝宽超过0.3mm，长度伸到受压区，裂缝已贯穿整个截面或部分截面。结构性裂缝不仅表征结构受力状况，还会影响结构的耐久性。裂缝宽度愈大，钢筋愈容易锈蚀，意味着钢筋和混凝土之间握裹力已完全破坏，使用寿命已近终结。一般室内结构，横向裂缝导致钢筋锈蚀的危险性较小，裂缝以不影响美观要求为度，而在潮湿环境中，裂缝会引起钢筋锈蚀，裂缝宽度应小于0.2mm，但纵向缝易引起钢筋锈蚀，并导致保护层剥落，影响结构的耐久性，应予处理。当裂缝长度较长，深度较深，严重影响构件的整体性，往往是破坏征兆。例如受弯构件正截面梁底出现裂缝，裂缝长度向受压区发展，并到达或超过中和轴，是比较危险的，若缝长较短，局部在受拉区，一般危险性较小。裂缝深度也是表征之一，通常表面裂缝多是非结构性裂缝，贯穿性裂缝多是结构性裂缝，容易使钢筋锈蚀，危险性较大，应查明原因，根据危险性，采取必要的加固措施。
(3)判明裂缝是发展的还是稳定的：钢筋混凝土结构构件裂缝按其扩展性质，通常分三种：一是稳定裂缝，即裂缝的宽度、长度保持恒定不变；第二种是活动性裂缝，该裂缝的宽度和长度随着受荷状态和周围温度、湿度变化而变化；第三种是发展裂缝，裂缝的宽度和长度随着时间增长而增长。钢筋混凝土结构在各种荷载作用下，一般在受拉区允许在裂缝出现下工作，也就是说裂缝是不可避免的，只要裂缝是稳定的，其宽度不大，符合规范要求，并无多大危险，属安全构件。但裂缝随时间不断扩展，说明钢筋应力可能接近或达到流限，对承载力有严重的影响，危险性较大，应及时采取措施。裂缝稳定的结构，裂缝会不会再扩展，还要看所处环境是否稳定，环境变化，旧的裂缝可能还会扩展，也还会出现新的裂缝，应结合具体条件加以分析。例如某教学楼3层框架结构，浅基础，因附近打桩，部分屋顶大梁出现裂缝，要求鉴定。通过对设计、施工资料的检查，均无大的问题，且此教学楼已竣工多年，未发现任何裂缝。经过现场查勘，地坪土体隆起严重，屋顶大梁的裂缝仅出现在梁端两侧，为斜细裂缝，初步意见应对裂缝进行继续观察。打桩结束后，经过三个月观察，裂缝没有继续发展。分析认为由于打桩挤土引起基础移动，致使上部结构局部应力重分布产生裂缝，对结构影响不大。
3钢筋混凝土结构构件变形的分析
结构在长期使用中，由于荷载、温度、湿度以及地基沉陷等影响，将导致结构变形和变位，变形不但对美观和使用方面有影响，且对结构受力和稳定也有影响。较大变形往往改变了结构的受力条件，增大受力的偏心距，在构件断面、连接节点中产生新的附加应力，从而降低构件的承载能力，引起构件开裂，甚至倒塌。结构变形的测定项目应针对可疑迹象，根据测定的要求、目的加以选择，但最大的挠度和位移必需检测。变形的量测应与裂缝量测结合起来，结构过度的变形，可产生对应的裂缝，过大的裂缝又可扩大结构的变形。因此，结构变形情况如何，往往是反映出结构工作是否正常的重要标志，是结构构件安全鉴定的重要内容。另一方面还需看变形是稳定的还是发展的，变形发展很慢或基本稳定是正常的，若变形发展很快，变形速度逐渐增大或突然增大，即是异常的现象，应引起注意，通常意味着结构可能破坏，应立即采取措施确保房屋安全。结构过度变形是结构刚度不足或稳定性不足的标志，它并不直接反映结构的强度。影响结构变形的主要因素，如断面尺寸、跨度、荷载、支座形式、材料质量等，也影响到结构的强度。因此进行安全鉴定时，还应和裂缝、结构构件稳定等结合考虑。
一般来说，钢筋混凝土坡屋面构造包括如下内容：由现浇钢筋混凝土板，上铺20厚1：2.5水泥砂浆找平层，卷材防水层，50厚挤塑聚苯板保温层，40厚C20细石混凝土掺入水泥用量3%TH2000配Φ6@200×200钢筋网找平层，20厚1：2.5水泥砂浆粘结层，波形瓦。
屋面因用材不同、构造不同，其渗漏的种类也就不同，钢筋混凝土坡屋面一般分为三类：即点漏、线漏和面漏。
2屋面渗漏原因分析
从结构上看，坡屋顶具有利于排水的先天优势，它主要是依靠“导”的方式，通过设置合理的排水坡度，使屋面雨水因势利导排出屋面。同时，坡屋面防水构造层次较多，既有混凝土结构层，又有隔热层、防水层和屋面瓦，真可谓多道设防。可为什么还会出现渗漏现象呢？除了坡屋面防水观念淡薄外，还可以从以下几方面分析原因。
2.1结构自身的原因坡屋顶形式多样、结构复杂，变坡转折处、结构交接面和细部节点比较多。对屋面板来说，这些都是支座部位，其实际受力情况因该处构造的不同而复杂多样，结构设计计算时假定的约束形式与实际存在一定的差异，而且，各面受力变形情况不一致，会导致交接处的应力集中，设计配置的构造钢筋往往不能抵抗该处板块受力产生的弯矩而发生了裂缝。同时，这些部位的防水设防施工困难，不同防水材料的性能差异使交接处的节点处理难度加大，增大屋面渗水的可能性。
2.2材料方面的原因现浇混凝土坡屋面构造层次较多，层与层之间使用不同的结合层来粘结，所使用的材料品种多样，因此，任何一个层次和环节的疏忽，都可能影响到防水效果。就功能而言，起到防水作用的材料主要是钢筋混凝土结构层、防水材料、防水砂浆及屋面瓦。
混凝土是一种非均匀材料，内部分布着大量的微小孔隙；材性上其抗拉强度较低，受拉时易出现裂缝；屋面露天受气候影响大，易热胀冷缩产生温度裂缝；屋面板在长期使用中发生徐变，也会引起结构裂缝。这些都易形成渗水通道。
防水材料的选择也至关重要。当屋面坡度较大时，使用防水卷材施工不方便，容易下滑；节点细部采用卷材防水块材较小、搭接面多，无法保证枯贴质量。而在一些屋面板交接面变形较大，局部需要增设防水加强层，而此处使用防水涂膜施工层次较多，湿作业施工容易造成涂料流淌，施工进度慢，难以保证加强层厚度。
屋面瓦是直接与雨水和大气接触的层面，若施工中瓦的材质不保证，存在砂眼裂缝孔洞现象；或者瓦片在常年的日晒雨淋作用下产生微细裂纹，会使瓦片本身的防水能力下降甚至丧失。此外，屋面瓦块体铺设的接缝太多，施工中不能保证瓦层的整体性，尤其在暴风雨和台风时易发生渗漏。
2.3设计原因如设计钢筋的布置，一般仅考虑结构承重，而不考虑屋面的温度变形，这样的屋面结构层在混凝土浇筑并相隔一段时问后，必然会发生有规律的温度裂缝。若施工时振捣养护不好，则还会发生众多不规律的收缩裂缝，如此附着基层的水泥沙浆与涂膜防水材料，随之发生开裂，形成渗漏隐患。如为了片面追求建筑形式，将泛水高度过于降低造成其防水高度低于暴雨下的瞬时积水高度，在上述渗漏中，防水处理不当，也是造成渗漏的原因。另外有些防水措施如外檐沟段面尺寸的大小，雨水口的设置间距等值得探讨。
2.4施工方面的原因实际施工中，我们发现施工单位为了施工方便，通常采用单面支模法施工，即在支底模、绑钢筋后，将坍落度较小的混凝土拍到模板上，用振动棒稍加振捣后，再将滑移下附的混凝土刮到上部去，待混凝土初凝再用手提小型平板振动器稍加振捣并刮平。该方法受到屋面坡度大小、模板光滑程度和混凝土坍落度等影响，从而无法保证混凝土浇筑质量。
2.4.1结构层施工方法不当。坡屋面的坡度在300以上时，仍采用板底单面支模法；或者屋面板混凝土浇筑顺序错误，未采用双面对称、从下往上同时进行的方法；又或是钢筋配置不到位，混凝土板浇捣不密实、后期养护不到位等等引发不规则的收缩裂缝，给坡屋面的渗漏埋下隐患。
2.4.2屋面板混凝土坍落度选择不当。除了施工中容易下滑、振捣不便外，还因为含水量过多，混凝土在凝固水化过程中体积收缩，同时内部多余的水分蒸发，在混凝土中形成微小缝隙。这些空隙在一起便形成具有虹吸作用的毛细孔隙，成为雨水渗入的通道，从而诱发雨水通过这些孔隙渗入屋面板下造成渗漏。
2.4.3施工缝位置留设不当。例如将施工缝留在屋面变坡处或屋面和屋面的交接处，这些都是结构内力转换的部位，容易产生裂缝而导致屋面渗漏。
2.4.4防水施工工艺不到位。主要表现在屋面瓦上下接缝搭接尺寸不足，造成屋面雨水渗入基层；贴瓦砂浆未挤满瓦缝，砂浆和板面基层结合不密实，使波瓦出现空鼓现象，水气通过这些空隙渗入板内，形成渗漏；采用木条做挂瓦的挂瓦条，木条防腐处理不到位，容易吸水，不利于保持层间干燥，木条腐蚀易造成瓦片松动；挂瓦条使用水泥钉钉在砂浆保护层上，水泥钉穿透防水层，引发渗漏；另外防水层的厚度达不到规范要求，特别是防水涂膜厚度及其粘结油毡的基层油脂涂刷厚度不均、或是防水卷材搭接长度不当，形成防水结点缺陷，造成渗水。
2.4.5细部结点处理不当。坡屋面上细部节点较多，若是处理不好，每一个节点都可能是防水薄弱环节。
3预防及控制技术
3.1模板质量控制
3.1.1模板及支顶必须有足够的承载力、刚度和稳定性。斜面施工极易失稳，要求稳定性更高，模板及支顶用料必须符合材质要求，并且能可靠地承受新浇筑混凝土的自重及在施工过程中所产生的荷载。
3.1.2模板及其支架的设计应符合有关的专门规定，模板安装必须牢固平整，平整度不好将影响混凝土板的厚度，厚度不均则影响板的自重及承载力，按《现行建筑施工规范大全》规定：表面平整度允许偏差5mm，相邻两板表面高低差允许值为2mm。此外板缝过大漏浆也是降低混凝土板质量的原因之一。
3.2钢筋质量控制
3.2.1所用钢材必须符合图纸设计要求，具备出厂合格证及试验报告。
3.2.2钢筋绑孔必须严格按照质量要求。与平面板不同，斜面板不能梅花点式绑孔钢筋，必须每相交点全部扎牢，以防浇筑时因混凝土自重下坠产生钢筋位移；绑扎网的允许偏差，施工规范规定：受力筋间距为10mm，分布筋间距25mm，受力筋还须有足够的锚固及搭接长度。
3.3水泥质量控制现浇屋面板的混凝上选用的水泥标号不得小于32.5级，砂子为中砂，卵石子粒径10～30mm为宜，混凝上的落度不得大于18cm，砂子的含泥量不得超过5%，石子的含泥量不得大于3%。未经复试合格的水泥、砂子、石子、钢筋不准使用。
3.4防水材料质量控制防水材料应有出厂合格证及使用说明书。施工过程中更要主要施工工序，严格按照规范来施工。
4结语
建筑工程中钢筋混凝土坡屋面防水质量是确保工程质量的一个关键问题，要解决好这个问题，除了在材料上、设计上、施工与管理方面互相协调外，还需要国家有关部门的监督和引导，才能保证坡屋面不渗漏。
关键词：模板混凝土
一、模板工程（forwork）指新浇混凝土成型的模板以及支承模板的一整套构造体系，其中，接触混凝土并控制预定尺寸，形状、位置的构造部分称为模板，支持和固定模板的杆件、桁架、联结件、金属附件、工作便桥等构成支承体系，对于滑动模板，自升模板则增设提升动力以及提升架、平台等构成。模板工程在混凝土施工中是一种临时结构。
模板的分类有各种不同的分阶段类方法：按照形状分为平面模板和曲面模板两种；按受力条件分为承重和非承重模板（即承受混凝土的重量和混凝土的侧压力）；按照材料分为木模板、钢模板、钢木组合模板、重力式混凝土模板、钢筋混凝土镶面模板、铝合金模板、塑料模板等；按照结构和使用特点分为拆移式、固定式两种；按其特种功能有滑动模板、真空吸盘或真空软盘模板、保温模板、钢模台车等。
二、我国在二十世纪六十年代前的水利水电工程施工中主要采用木质模板，由于木材易于制作成各种形状，有些形状特殊的构筑物，如水电站的尾水管的混凝土浇筑，通常均采用木材制作模板，近代仍然有许多国家、许多水利水电工程中使用木模板或钢木混合结构。
七十年代以来，我国在混凝土坝施工中多采用大型钢木混合模板，混凝土（预制）模板等，随后广泛发展了滑动模板以及由此而带来的混凝土浇筑工艺的革新。1973年丹江口水库下游引水工程排子河度槽的空心墩，采用了滑动模板施工方案。1975年密云水库溢洪道工程的溢流堰和陡槽陡坡混凝土衬砌，采用了沿轨道行走的拖板式滑动模板，1997年在曲率变化复杂的清水闸双曲拱坝上采用了滑动模板施工，在这一时期还有竖井、隧洞、渠道、拦污栅工程等采用了滑动模板施工。
七十年代末，我国执行以钢代木的技术政策，组合钢模板大部分用于基础、柱、梁、板、墙等施工中，尤其用于水电工程中的大体积混凝土施工中，呈现了明显的优势。
1946年在狼溪坝（worfcreek）首次使用悬壁模板，随后在使用中不断改进，颇受欢迎。中国在二十世纪五十年代已采用半悬壁模板，七十年代中期，开始研制钢悬壁模板，由于混凝土施工中模板的吊装十分频繁，美国在七十年代初研制并在德活夏克重力坝中，使用自动锚固的自升悬臂模板，取得了很好的技术经济效益。
三、模板工程之所以受到重视，并努力提高和改进其工作和使用性能，与它在混凝土施工中的重要性是分不开的。
首先，水工混凝土施工中模板工程费用比重很大，约占混凝土总造价的15-30%。在无筋或少筋的大体积混凝土工程中约占5-15%。模板制作与安装劳动消耗量约为28%-45%（一方混凝土中的劳动量）并消耗大量优质钢材和木材，见下表：
大坝名称
白
山
龙羊峡
太平哨
葛州坝
安
康
清水闸
均
值
砼单价（元/m3）
63.0
86.5
54.1
47.0
67.1
75.0
65.4
每m3砼模板费用
三次周转
元
9.6
12.1
9.7
9.1
9.0
9.0
%
15.2
14.0
17.9
19.4
12.0
15.7
七次周转
元
7.4
9.3
6.6
6.7
7.0
7.4
%
11.7
10.7
12.2
14.3
11.0
12.0
备注
83年单价不计吊车工作占班费
模板的作用，还常常表现于控制施工进度上，在大体积混凝土施工中，根据一些工程的统计，模板的拆装时间，约占总施工周期的35%。模板工序在许多情况下是施工网络图中的关键线路，模板工艺的改进常常可以加快施工进度。
水利水电工程中模板的地位，还可以从国外混凝土坝施工经验中看到，下面是国外工程中模板工程占施工费用的比例。
1、苏联：模板的平均劳动消耗占混凝土单价的10-22%。
2、日本：模板费用占施工中的费用为：拱坝47%，重力坝30%。
3、美国：模板工程占总费用的20%。
（注：日、美是对单个有代表性的坝的施工总结而得。）
由上可知：模板工程在钢筋混凝土施工中占有相当重要的作用，做好模板的结构设计和工艺设计对提高工程效益和加快施工进度是有相当的意义。
四、模板的型式和结构有时能改变混凝土的浇筑工艺
传统的模板型式是采用拉条固定面板，这种结构方式妨碍入仓，混凝土拌合物的整平与捣固，妨碍面层的凿毛清理，妨碍浇筑仓面的施工准备工作，无法进行机械化作业。
悬臂模板则大大克服了传统的模板型式的缺点，在机械化施工和减少劳动消耗上呈现了很大的优势。
意大利修建阿尔卑—得热拉大坝时，采用了一种不拆除的模板（钢挡板），由于这种模板形成了承压面，所以大幅度降低对大坝混凝土砌体的要求，取消了浇筑块间接缝的防渗，采用分层铺筑混凝土，取消施工中的工作面，（在混凝土铺完之后用专门机械切出工作缝）。
苏联在萨扬诺—舒申斯克水电站施工中架用带“锚杆”的双层悬壁模板，这种模板的支承柱不是向下伸而是向上伸出，下层模板的支承柱支撑上层模板的面板，模板的自重和混凝土的侧压力均由下层模板承受，因此每个浇筑仓至少有两层模板，这种模板只需拆除下层模板的固定螺栓。从而，减少了各浇筑层间的时间间隔，提高了浇筑速度也减少了混凝土表面的清理工作与准备工作量。
滑动模板则对混凝土浇筑速度更显示出优势和潜在的生命力，这种型式的模板除表现在时间效益（工期缩短）之外，模板本身的价格也可以降低，而且能很大程度上提高混凝土浇筑效果。
总之，不同的模板型式决定了混凝土浇筑的不同施工工艺，也对混凝土的质量和工程效益有不同的影响，如何改进模板工艺是一个重要课题。
五、我局在参加的水电建设工程中对模板工程仍然以传统的模板型式为主，尽管在太平湾电站建设中引进了一些新的工艺技术（试用），但有些问题仍然值得探讨。
1、我局一直倡议施工单位在混凝土施工中尽量使用钢模板，但在实际施工中，有许多部位诸如挡水坝段，厂房立墙等都仅使用少量钢模，这不仅浪费了大量木材而且大大降低了工效。成功的工程总结出，钢模可比木模提高工效2-4倍（工效包括安装、拆模、电焊、凿毛、搭设平台等的综合用工），而且钢模的成本费（达到标准周转率）仅为木模的一半。因此，合理的以钢模代替木模是提高经济效益的好方法之一。
2、我局在模板管理上有许多不足。其主要表现在模板的使用周转率上，按规定，钢模板的周转率为50次，大型木模板为15次，一般木模板为7次，而我局实际周转率远远达不到这个要求，仅以一般木模为例，我局使用周转率为4次左右，这大大增加了施工费用，解决这一问题的办法除了提高工人思想素质，业务水平外，我们的管理水平有待提高。
3、在我局引进使用新的模板工艺上，滑升模板是突出的一例，有成功也有失误，在云峰大坝修补工程中，使用的滑模是比较成功的，而在太平湾清水闸闸墩上使用滑模则值得探讨，排除试验目的来谈，滑升模板一次性投资较大，因此它适用于高层混凝土浇筑中，高度较低的混凝土浇筑中使用则效益不显著或者没有效益，因此新技术的使用中应考虑其适用范围，并与经济效益挂钩才是适宜的。
4、模板工程在近几年已形成一个专门学科，但这方面的书并不多，我们在工程施工中应对每一项工作，各种形式的模板认真总结，使得在今后的工作中对每种建筑型式的模板有路可循，既方便工作，又能不断改进，不断进步。
六、鉴于模板工程在钢筋混凝土施工中的重要作用，世界各国都在研究并不断改进模板工程的施工技术和工艺，伴随着模板专业公司的建立，模板工程的发展将不断向快速、节省方向迈进。
模板工程的发展前景将是以如何加快混凝土施工为中心发展，1973年十一届世界大坝会议提出了混凝土坝设计与施工的任务和课题，讨论的结论是：“降低混凝土造价的根本出路是加快施工进度。”为此提出了新的混凝土坝施工方法就是：大体积混凝土连续垂直浇筑法，这相应给模板工程带来了新的课题。
我认为加快进度的途径之一就是：
1、认真研究滑动模板的使用问题。
2、增加浇筑层厚度，减少水平接缝，采用自升模板。
3、加大浇筑块尺寸，减少施工缝，以缩小立模面积。
随着改革的不断深入，适应工程招、投标的需要，就要做为前期工作涉及的内容有：
1、模板工程的规划，主要是结合施工方案拟定，选择模板体系，组织生产，选购机具以及编制概算。
(1)工艺流程的确定。钢筋混凝土灌注桩是建筑工程中最基础的工程之一，要想准确完成成孔的施工工序，首先需要对桩位进行复查，根据设计图纸检查各桩位的标识位置是否准确［2］。检查无误后将桩机就位，再对其进行校准。使桩位的标识钢筋点与锤头的中心点重合，经项目技术部人员进行核查，核查无误后进行下锤。下锤深度达到一定值后，进行井口护圈以及胶泥护壁的设置，以保障施工的安全进行。在成孔施工的过程中确保数据记录的完整性和真实性，严格记录每小时的下降深度。当孔深达到设计标准后，对底部的沉渣进行清理，确保沉渣量≦8mm，清理的过程中要及时注水，利用排污泵将污浆及时排出［3］。(2)钢筋笼的安装。制作钢筋笼时首先要根据本次多层车库工程施工图纸的设计标准严格控制笼体钢筋的规格、数量、间距等参数，完成放样下料［4］。制作顶笼时使用电弧焊接工艺和机械断面。当总桩长度确定后可制作底笼，底笼的制作工艺及质量与顶笼相同。(3)混凝土浇筑施工。①混凝土搅拌。本次工程采用C35强度等级、P8抗渗等级的混凝土材料，通过自动配料机进行自动配料，并使用强制式搅拌机进行机械搅拌。②混凝土运输。在完成混凝土的配置后，需将其运输到浇筑施工场地，在运输的过程中尽量避免装车过满，以免在剧烈震动时造成污染、浪费或引发离析或泌水现象。③混凝土浇筑。混凝土浇筑过程需保证一定的温度及速度，确保浇筑的连续性，以免出现断桩的现象。浇筑完成后将桩位的偏差控制在50mm以内［5］。
2主要施工技术
(1)孔径控制技术。该工程大约50m的钻探深度内可分为7层土层结构，为人工填土层、全新统中组海相沉积层、全新统下组沼泽相沉积层等。根据该工程的实际地理环境选择适合土质的钻机设备，通过对土质进行测试和分析，预防钻孔过程中发生沉陷或位移等现象。钻孔的过程中在一定的温度下首先将重量适当加大，随后经过不同的土层时依据土质的特性控制钻孔的速度，例如在硬土质层时适当加快钻孔速度，在软土质层时适当降低钻孔速度。(2)孔内沉渣控制技术。孔内的沉渣对桩基的承载力会产生极大的影响。在成孔的过程中一定要及时将孔内的成渣清理干净，可对渣样抽样调查来判断其清理程度，也可通过钻孔过程中的阻碍力度来进行判定。沉渣的检查需经过两次清孔，第一次为成孔之后，第二次为混凝土灌注时。(3)灌注桩断桩问题。该工程的混凝土灌注措施主要是通过孔口进行倒灌，这种施工技术容易出现蜂窝状孔洞。在实际灌注过程中由于灌注速度的控制不当，可能引发新灌注的混凝土将下部混凝土冲翻，使其停留在顶部。而当混凝土凝结后，部分桩基位置因内部密实度不够，而容易引起断桩的现象。(4)钻孔桩身偏差、桩位偏差问题。该工程所使用的钻孔灌注桩的施工技术在我国还未达到先进的技术水平，施工管理过程并未形成标准化规范。同时由于施工技术团队的专业水平有限，导致施工与管理存在脱节的问题，大多技术参数的误差均是由于人为因素造成。只有加强施工现场的安全管理控制，才能减少钻孔桩身偏差以及桩位偏差的问题。
3钢筋混凝土灌注桩施工过程存在的问题及处理措施
3．1施工中存在的问题
(1)桩底地基承载力不足。钢筋混凝土灌注桩主要的安全稳定性可能是由桩底地基的承载力不足造成。该工程土质结构较为复杂，可按力学性质分为18个亚层，每层所含的碎石、淤泥、灰渣、混凝土、粘土等物质均有所差异，部分土层分布均匀，部分土层分布不均匀，从而造成了地基结构的不稳定性。(2)缩径。钢筋混凝土灌注桩也可能因塑性土膨胀而发生缩径的现象。为了对其进行良好的控制，可在成孔的过程中，提高成孔速度，加大泵量，当成孔后孔壁因形成一层泥皮而提高其抗渗水性能，同时不会产生膨胀现象，也就避免的缩径的形成。也可通过反复扫孔的方法来避免孔径的缩小。
3．2质量控制处理措施
(1)严格进行材料控制。在施工过程中提高对材料检查与抽查的重视，可通过取芯抽样法进行检测，制定完善的监察制度。加强对安全检查人员的管理，通过三级安检的组织形式将标准化的规章制度贯彻落实，并建立考核奖惩制度，以此来激励员工负责任的完成各项工作。一旦发现误差问题，要进行严格的复查;同时对施工材料的规格和质量进行严格的控制，避免将不合格的材料用于建筑施工。(2)加强混凝土的科学配比。在进行混凝土浇筑时通常利用导管实现浇筑，但这种技术依然不能避免离析现象的出现，只有加强混凝土本身的科学配比，才能从根本上改变这一现状。在对混凝土进行配比时，首先要了解所使用的基础材料的规格、含水量等基本参数，该工程采用低收缩、低水化热水泥，因此要根据其参数调节适当的湿度以及温度，并完成取样测试，详细记录配比信息。(3)加强对混凝土搅拌时间以及坍落度的控制。混凝土的搅拌时间以及坍落度对灌注桩的堵管、断桩、夹泥等现象有一定的影响。混凝土的强度受其搅拌时间影响，合理控制搅拌时间能加强混凝土的强度。坍落度的控制主要可通过在施工中对混凝土面的标高以及导管的埋入深度进行控制，保持18cm～22cm的坍落度，并使导管保持在混凝土面2m～6m的置入深度最佳，避免将其提出混凝土面。当灌注至距标高8m～10m时，坍落度调整至15cm～18cm最佳。
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