杨恽爽

（重庆大学建筑规划设计研究总院有限公司，重庆 400044）

0 引言

工业建筑指供人民从事各类生产活动的建筑物和构筑物，一般以厂房为主体，配以办公楼、宿舍楼等其他建筑物。工业革命在改变人们生活的同时，也把世界推向了一个新的维度，而随之诞生的工业建筑成为人们生产生活中必不可少的一个部分，并一度成为一个国家综合国力的代表。

1949年后，我国大力发展工业生产，工业建筑开始在全国范围内大量建设，而改革开放以后各类生产企业相继诞生，又出现了大批的工业建筑。这些工业建筑为中国经济复苏起到了非常重要的作用，例如，“一五”至“三五”期间建设的长春第一汽车制造厂、洛阳轴承厂、攀枝花钢铁厂等至今都是我国重要的工业生产基地。进入21世纪，我国的城市发生了巨大的变化，各类工业建筑也在不断升级，这些工业建筑出现了许多问题，但从笔者接触的各类企业来看，“地坪开裂”是关注度较高的一个问题，它直接影响企业的正常生产和使用，因此在工业建筑的设计中受到地坪设计师的关注。

1 地坪相关概念和地坪处理办法

根据《建筑地面设计规范》（GB 50037—2013）中对地坪设计的基本要求[1]，地坪主要由以下5个层次构成：地基（素土夯实）、基层、垫层、附加层、面层。

但是随着时代的进步，在当下的通用做法中一般地坪趋于简洁化，基层和附加层基本不再采用，原则上只采用地基（素土夯实）、垫层、面层，因此本文只重点论述地基（素土夯实）、垫层和面层的相关做法及概念。

1.1 地基

地基就是指承受底层地面荷载的土层，地基承载力是地基所能承受的荷载能力，一般以kPa为单位，1 kPa=1 kN/m2，即1 t在1 m2上的压力。从持力层土质提供的承载力特征值大小可以初步判断土质的好坏，一般承载力特征值不小于180 kPa的为好土，低于180 kPa的可认为土质不好。回填土的承载力一般为60~80 kPa。

在地坪设计中首先要根据地勘报告，判断出地基的承载力大小，根据地基的承载力大小和生产需求来综合判断地坪的设计处理办法。

（1）对于深回填土地基处理方案一般采用分层碾压和强夯处理，其他加强地基方式由结构专业出具。其中，分层碾压夯实处理的每层厚度不超过300 mm，压实系数大于93%；强夯处理要求达到标准，地基承载力超过130 kPa，压缩模量超过10 MPa。

（2）判断地基土质是新土还是老土，如果是老土（挖方区）则可以不配筋，而新土（填方区）则要考虑配筋，配下层双向钢筋。

（3）观察原始地坪与设计地坪的正负零绝对标高之间的高差，如果在1 m以上，则需要配筋（或加钢纤维），因为地坪厚度大约为500 mm，地坪以下的500 mm地基通过分层碾压其压实度基本可以达到90%，所以1 m以上高差需要配筋，否则有沉降风险。

（4）上层是否配筋则是根据地坪荷载来决定，例如，局部的荷载达到10 t/m2，那么局部的大荷载地面压力较大，需要上层配筋。

（5）在资金允许的情况下，可以把地坪做成结构楼板。此方法基本可保证地坪万无一失，但造价较高。

1.2 垫层设计

通常情况下，垫层的设计主要是考虑配筋和层的厚度。上层钢筋主要承受弯拉力，控制表层开裂，属于裂纹控制筋，钢筋可以细一点、密一点，钢筋直径控制在6~8 mm。下层钢筋主要防止沉降（土质不好的情况），属于承载钢筋。

建议根据基层土质情况以及荷载情况，结合结构专业进行设计。土质较差、荷载较大的地基可以考虑使用钢纤维混凝土垫层。

1.3 面层设计

面层可根据企业不同的生产特性来做出选择。例如，对地面平整度要求较高的装配式、电子类企业可采用氧类（树脂类）面层，如自流平环氧砂浆地坪、环氧砂浆地坪等；当对地坪承载力、面层的耐磨度要求较高时，可以选择水泥类整体面层，如混凝土整体地坪、耐磨混凝土整体地坪、钢纤维混凝土整体地坪、混凝土封固化剂整体地坪。当有防腐防油要求时，可以选择防腐防油面层，如防油渗混凝土地坪、耐酸碱块材（耐酸碱材料）混凝土地坪等；当对火花和静电控制要求较高的生产要求时，可以选择不发火、防静面层，如不发火花砂浆（细石混凝土）地坪、NFJ防静电不发火地坪等[2]。

2 地坪开裂的种类、成因及部分治理措施

地坪开裂的种类主要可以分为沉降性裂缝、温度应力裂缝和表面裂缝三大类。

2.1 沉降性裂缝成因及治理措施

沉降性裂缝主要是因为在场地的回填区未按规范和设计要求进行分层碾压和强夯，造成地坪下方出现太多的空虚孔洞，随着时间的累计其下部空虚部位不断沉降，造成地坪开裂。在实际的实施过程中通常采用以下3种解决办法。

（1）控制好回填区的回填土质，严格对回填土实施分层碾压，压实度不得低于93%。

（2）认真分析地勘报告，如果地基土质较差、荷载较大可以考虑钢纤维混凝土垫层或垫层配筋，在垫层配筋做法中，将配筋分为上下两层钢筋。上层钢筋主要承受弯拉力，控制表层开裂，属于裂纹控制筋，钢筋可以细一点、密一点，钢筋间距控制在250 mm、200 mm或者150 mm，钢筋直径控制在6~8 mm。下层钢筋主要防止沉降（土质不好的情况），属于承载钢筋，需要检查地基弹性模量和受力能否满足荷载要求。实际上防止沉降最好的办法是把基层的土质处理好，如果强夯可以落实好，那么地基的承载力就可以得到保证，承载钢筋也只是辅助，并不能保证没有沉降。

（3）如果土质非常不好，或者生产企业对地坪裂缝控制有很高的要求，需要会同结构专业考虑做结构楼板。

2.2 温度应力裂缝成因及治理措施

温度应力裂缝主要是因为地坪面层在设计和实施过程中未做温度缝，或温度缝的实施不到位造成的，主要解决办法还是要严格按照规范或者图集严格实施地坪温度缝。

切缝：地坪切缝应按伸缝（真缝）、缩缝（假缝）与沉降缝（真缝）分别设置，一般的室内地坪都是缩缝。

伸缝：防止混凝土垫层在气温升高时在缩缝边缘产生挤碎或拱起而设置的坪缝。室内地面一般可不设置伸缝，室外地坪采用混凝土垫层时应设置伸缝，间距为20 m。

缩缝：防止混凝土垫层在气温降低时产生不规则裂缝而设置的收缩缝。

切缝的具体方法如下。

纵向缩缝：平行于施工方向的缩缝（与跨度相平行的是施工方向）。间距3~6 m，切到地坪面层设计厚度的2/3厚度处。当混凝土垫层厚度小于150 mm时，宜采用平头缝；当混凝土垫层厚度大于150 mm时，可采用企口缝。

横向缩缝：垂直于施工方向的缩缝。间距6~12 m，切到地坪面层设计厚度的1/3处。混凝土垫层缩缝平面布置如图1所示。

图1 混凝土垫层缩缝平面布置

2.3 面层裂缝成因及治理措施

面层裂缝出现主要原因是混凝土的配合比不正确，切缝的时间和方法掌握不好，若混凝土已经凝固再进行切缝会产生开裂。当前工程中出现的裂纹90%为面层裂缝。

根据设计图纸配合比的具体要求选择合适的水泥品种、等级，采用符合规范要求的粗细骨料，粗细材料要在使用前对含泥量、含水率、有机杂质等进行检测。宜优先选用中粗砂和粒径合格的中小石子，中粗砂含泥量小于3%，中小石子含泥量小于1%。同时，对石料强度进行坚固性试验，保证强度不低于60 MPa，对泥土含量超标的粗细骨料进行冲洗，检验达标后方可作为混凝土原材料。外加剂在使用前应经过混凝土配合比试验，确定其掺加比例[3]。同时，优化混凝土配合比组分，进而降低混凝土水化热。

3 地坪设计中应注意的其他几个要点

（1）地坪配筋位置：上层配筋在面层下3 cm左右，下层配筋在垫层中偏下一点。如果下层配筋直径过大，切缝则会受到影响。

（2）查看地勘报告的剖面图，原始地坪与设计正负零的绝对标高之间的高差在1 m以上，则需要考虑回填，此过程涉及压实，当前有很多种压实手段都可以满足设计要求；如果高差在1 m左右，则不需要考虑回填，若高差在1 m以下，正常施工的时候，可能还会向下开挖一点。因此需要计算地坪的整体厚度[4]。

（3）机加工车间，机床很多并且局部（有机车的地方）荷载较大，地坪垫层需要考虑到位，通常业主不考虑独立基础，因此可以加厚垫层，例如，垫层厚度可加厚至300~350 mm，配双层双向钢筋。

（4）装配车间通常是一条装配线流水作业，对平整度、沉降都有较高的要求，需要把各方面细节考虑到位。

（5）下料车间通常是满载、大面积密集堆料，对垫层的要求更高，特别引起重视。一般地坪荷载是10 t/m2，地基受力通常设计为20 t/m2。所以各类车间在考虑地坪设计时需要先落实工艺设计，结合地勘以及结构专业的意见进行综合考虑。地坪的造价占工程造价的25%以上。

（6）地基土质：地下水对密实后沙性土的影响不大，承载力很好，荷载较轻，可以不配筋。

（7）地基半固化层：在一些特殊区域，如黏质土、弹簧土等区域，其地基素土夯实很难达到压实系数要求的情况下，需要在地基素土夯实和垫层之间增加一层地基半固化层（图2），通常采用灰土、碎石加强层或水稳层。

图2 地基半固化层

关于地基半固化层，首先需要确定子项地基属于挖方区还是填方区、地下水位高还是地下水位低、弹簧土还是黏质土等；根本的处理是原始基层能够夯实，但是原始基层为黏质土或弹簧土时，强夯很难达到效果，可以采用表1中的方法处理；造价要看地区的差异，若当地的混凝土、钢筋便宜，石头贵，则不用碎石。地基半固化层的类型、做法及适用情况如表1所示。

表1 地基半固化层的类型、做法及适用情况

4 结语

与一般的建筑相比，工业建筑更多应用于工业生产活动，因此对其结构要求更高。因此，在设计工业建筑时要对其科学、合理地进行设计，从而保障工程的质量。地坪设计一直以来都是工业建筑中关注度较高的话题，希望通过上述讨论，能为此类工程带来一定的参考。