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摘要:本文就施工后浇带的设计与施工,结合工程实践,谈了笔者的看法。
关键词:高层建筑;后浇带;设计;施工
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002,以下简称“混凝土规范”)中,对钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的要求比原规范严格了,规范用词由“可”改为“宜“。这就要求在结构设计中,设计者必须认真对待由于超长给结构带来的不利影响,当增大结构伸缩缝间距或者是不设置伸缩缝时,必须采取切实可行的措施,防止结构开裂。
1 后浇带的主要功能
1.1 后浇带可有效解决沉降差 高层建筑和裙房的结构及基础设计为整体,但在施工时用后浇带将两部分暂时断开,待主体结构施工完毕,已完成大部分沉降量(50%以上)以后再浇注连接部分的混凝土,将高低层连为整体。设计时,应考虑基础在两个阶段不同的受力状态,分别进行强度校核。连为整体后的计算,应考虑后期沉降差引起的附加内力。这种做法要求地基土较好,房屋的沉降能在施工期间内基本完成。另外,还可以同时采取以下调整措施:①调压力差。主楼荷载大,采用整体基础降低土压力并加大埋深,减少附加压力;低层部分采用较浅的十字交叉梁基础,增加土压力,使高低层沉降接近。②调时间差。先施工主楼,待其基本建成,沉降基本稳定,再施工裙房,使后期沉降基本相近。③调标高差。经沉降计算,将主楼标高定得稍高、裙房标高定得稍低,预留二者的沉降差,使二者最后实际标高相一致。
1.2 后浇带可减小温度收缩影响 新浇混凝土在硬化过程中会收缩,已建成的结构受热要膨胀,受冷则收缩。混凝土硬化收缩的大部分将在施工后的1~2个月内完成,而度变化对结构的作用则是经常的。当其变形受到约束时,在结构内部就产生温度应力,严重时就会在构件中出现裂缝。留出后浇带后,施工过程中混凝土可以自由收缩,从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力,提高结构抵抗温度变化的能力。
2 后浇带的设计
当建筑结构的平面尺寸超过混凝土规范规定的伸缩缝最大间距(混凝土规范第9.1.1条)时,可考虑采用施工后浇带的方法来适当增大伸缩缝间距。但一般地上结构由于受环境温度变化影响较大,所以伸缩缝最大间距不宜超过混凝土规范限值过多,同时应注意加强屋面保温隔热,采用可靠的、高效的外墙外保温,并适当提高外纵墙、山墙、屋面等重要部位的纵向钢筋配筋率。当地上结构由于抗震设计需要而设置了防震缝时,伸缩缝宽度应满足防震缝宽度的要求。地下室结构超长的情况较为常见,除地下室顶板和处于室外地面以上的地下室外墙受温度变化影响相对较大外,地下室内部和基础结构在使用阶段受室内外温度变化影响较小,需解决的主要问题是混凝土收缩应力对结构的影响。除在施工阶段设置后浇带外,应该加强地下室顶板及地下室外墙的配筋,建议纵向钢筋最小配筋率不宜小于0.5%,钢筋应尽可能选择直径较小的,一般10到16即可,间距尽量选择较密的,宜不大于150mm,细而密的钢筋分布对结构抗裂是有利的。
对高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝,还是在施工阶段设置沉降后浇带,应该根据建筑场地地基持力层土质情况、基础形式、上部结构布置等条件综合确定。当地基持力层土质较好,例如高层建筑基础做在基岩层或卵石层上,或采用桩基时,高层建筑沉降变形量较小,此时可考虑采用施工后浇带而不设置永久变形缝,将高层建筑与裙房基础(或地下室)连成整体。当地基持力层压缩性较高,且厚度较大,高层建筑主体与裙房之间的高差悬殊较大,高层建筑荷载较大,则由于高层建筑与裙房之间的差异沉降量较大,在采用天然地基的情况下,还是以设置永久变形缝将高层建筑与裙房彻底脱开为好。当高层建筑与相邻的裙房之间设置永久变形缝时,高层建筑的基础埋深一般应大于裙房基础埋深至少2米,不满足此要求时应计算高层建筑的稳定性,并采取可靠措施防止高层建筑与裙房之间发生相互倾斜。
近年来,复合地基得到了广泛应用,复合地基可以提高地基持力层承载力,提高土体弹性模量,有效地控制建筑物沉降。
北京地区有些工程已经通过在高层建筑下采用复合地基的方法来替代桩基,以解决高层建筑主体与裙房之间差异沉降的问题。不论采用哪种方法,如果采用施工后浇带而不设置永久变形缝,都应依据相关规范计算裙房和高层建筑的整体倾斜。当采用地基处理时,在结构设计图纸上,应明确规定采用地基处理后,高层建筑与裙房之间的变形要求。
施工后浇带的位置,应根据基础和上部结构布置的具体情况确定,不能想当然,搞一刀切。后浇带应设置在结构受力较小处,一般在梁、板跨度内的三分之一处,结构弯矩和剪力均较小,且宜自上而下对齐,竖向上不宜错开,后浇带间距一般为30米到50米。在高层建筑与裙房之间设置后浇带时,后浇带宜处于裙房一侧,且在结构设计上,应注意加强高层建筑与裙房相连部位的构造,提高纵向钢筋配筋率,用以抵抗后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力。为减小后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力,尚应采取其他措施,通常可考虑以下方法:
高层建筑采用桩基或其他地基基础处理方法,或补偿基础,尽量扩大高层建筑基础与地基接触面积,减小高层建筑基础底面接触压力,而裙房则采用埋深较浅的独立柱基或条形基础等,调节高层建筑与裙房之间的差异沉降。
尽量减小裙房部分基础与地基的接触面积,即尽量增大裙房部分的基础底面接触压力,加大裙房的沉浸量。
结合高层建筑埋置深度要求,调整高层建筑地下室高度,使地基持力层落在压缩性小、地基承载力高的土层上,可有效地减小高层建筑的沉降量。
进行地基基础设计时,结构设计者应结合工程具体情况,多方面对比,选择经济合理的方案。
3后浇带的施工
施工中必须保证后浇带两侧混凝土浇筑质量,防止漏浆,或混凝土疏松。后浇带两侧应采用钢筋支架钢丝网隔断,并由结构设计人员确定两侧断面形式,当地下室有防水要求时,地下室后浇带不宜留成直槎。施工单位应指派专人负责保持后浇带内的清洁,防止后浇带内的钢筋锈蚀,或钢筋被压弯、踩弯。在封闭施工后浇带之前,应将后浇带内的杂物清理干净,做好钢筋的除锈工作,并将两侧混凝土凿毛,涂刷界面剂,后浇带混凝土应比两侧混凝土强度等级增大一级,并且采用掺加了微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。后浇带混凝土浇筑时,宜控制其环境温度低于两侧混凝土浇筑时的环境温度,并应有专人负责。后浇带混凝土浇筑完毕后,应注意做好养护工作。
4 质量控制措施
4.1 模板支撑 对地下室较厚底板、大梁等属大体积混凝土的后浇带,两侧必须设置专用模板和支撑以防止混凝土漏浆而使后浇带断不开,对地下室有防水抗渗要求的还应留设止水带或作企口模板,以防后浇带处渗水。后浇带保留的支撑,应保留至后浇带混凝土浇筑且强度达到设计要求后,方可逐层拆除。
4.2 后浇带浇筑前的技术措施 后浇带混凝土浇筑后会产生干缩变形导致新老混凝土结合不良,对此采取下列措施以防止后浇带产生裂缝。
后浇带两侧用快易收口网、钢丝网或堵头板作侧模,堵头板应按钢筋间距上下刻槽,后浇带的形式按设计要求,若设计无明确要求时采用何种形式视具体隋况定。其中地下室外墙一般采用平直缝,并安装钢板止水带,后浇带混凝土施工前应清除钢筋表面锈层,混凝土表面凿毛。若采用快易收口网或钢丝网,网不拆除不需凿毛,清理混凝土表面杂物,并用压力水冲洗。
总之,施工后浇带的设计和施工直接影响到结构的安全性与经济性,设计单位和施工单位都应对此予以足够的重视,做好后浇带的设计与施工,保证结构的质量。
参考文献:
[1]王振欢,毛文成.浅谈高层建筑混凝土后浇带的控制[J].广东土木与建筑,2002,5(2).
[2]李春德.浅谈后浇带的裂缝及其预防[J].山西建筑,2000,(4).