基坑支护与主体结构交接部位节点构造措施方法探讨
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摘 要：随着基坑支护工程的增多，基坑支护格构柱及支撑环梁如何与主体结构梁板柱有效结合而互不冲突成为了一个新的课题。本文结合我院部分工程的实际处理方法，从格构柱与基础，支撑环梁与结构柱两个方面，提出了一些基坑构件与主体构件交接部位的处理方法，及满足各自规范要求的构造措施，仅供今后类似工程参考。
关键词：基坑支护；主体结构；格构柱；补强钢筋；支撑环梁；一级机械连接；芯柱
中图分类号：K826.16 文献标识码：A文章编号：
1 绪论
随着我国城市化建设的发展，超高层建筑如雨后春笋般出现在全国各大城市中。根据《高规》[1]要求，为满足超高层建筑上部结构的嵌固条件，高层建筑的地下室深度应不小于上部结构高度的1/15。于是就出现了大量4至6层的超深层地下室。开挖如此大的土方量如何保证土体稳定，这就要采用基坑支护结构。但因专业的局限性以及不同的设计资质要求，基坑支护和地下室主体往往由两家不同的单位分别设计，于是就带来了一系列相互沟通的问题。作为一名主体结构的设计人员，经常遇到主体结构的梁板柱与基坑支护的格构柱和支撑环梁等相冲突的情况。本文结合我院部分工程的实际处理措施，对主体结构与基坑支护相冲突的节点构造，提出一些个人的见解，以供类似工程参考。
2 基坑格构柱与基础梁板交接处的节点做法
为保证支撑环梁的稳定性，环梁的下部应设置竖向构件—格构柱，将支撑的竖向荷载传递至基础。钢格构柱一般由4根角钢及焊接水平缀板构成。这些格构柱往往会利用原有主体结构基础的工程桩。但因定位要求无法利用时，也会另行打桩。利用基础桩的格构柱生根在承台中，会阻断承台钢筋的贯通；而生根在板和梁中的格构柱会削弱梁截面，并阻断板筋和梁筋的贯通。根据实践经验，我总结了一些格构柱节点处理方法，汇总如下[2]：
2.1 准备工作
2.1.1 为保证基础混凝土有足够握裹力，使新老混凝土交界面完整，应全部剔除基础范围格构柱内混凝土及泥土至垫层表面。
2.1.2 为防止地下水沿格构柱角钢渗入基础底板面，应在格构柱内外两侧，沿缀板围焊6mm厚的环形止水钢板。内侧止水钢板应开圆孔，以耗散焊接应力并满足混凝土散热要求。
2.2 承台钢筋遇格构柱时的处理方法
2.2.1 承台钢筋遇格构柱时应优先考虑“中间穿，两侧绕”的处理方式。因格构柱角钢间距一般为150mm，格构柱与承台边线平行时，应保证贯穿钢筋上下各3根；与承台夹角为45度时，应保证贯穿钢筋上下各2根；与承台夹角为其他角度时，应尽量保证贯穿钢筋上下各1根。且不应采用钢筋打弯绕行的方式，以保证钢筋应力的平顺传递。如中间需穿过的钢筋遇缀板时，应将承台主筋范围的内的缀板切除或开孔。应采用“先补强，后切除”的方法。即先在缀板上部围焊一块宽厚相同的钢板，再切除主筋范围内的部分缀板。这样就能保证缀板的有效面积不变，为格构柱提供了侧向稳定支点。
2.2.2 如按上述措施处理后，承台钢筋遇格构柱角钢确实无法贯通时，可在格构柱缀板外侧围焊接钢板。割断的钢筋可在该钢板上双面焊接10d。这种做法是将格构柱当作一个劲性刚体来传递钢筋应力，所以应保证割断钢筋在格构柱两侧根数及直径相同，两侧钢筋应按照原图中承台钢筋锚固及搭接长度施工。
2.2.3 如受限于现场条件，无法采用焊接时。应在满足“中间穿，两侧绕”的前提下，对角钢处的断筋采用侧向搭接的做法。即钢筋在角钢处割断后，在两角钢间隙中间的位置附加根数及直径相同的补强钢筋。这样附加钢筋与割断钢筋就形成了一定夹角，附加钢筋在割断钢筋的投影方向的搭接长度应满足1.2Lae。且位于角桩部位的补强钢筋应上弯至承台顶部并与基础底板钢筋搭接1.2Lae。
3 基础筏板钢筋遇格构柱时的处理方法
3.1 格构柱位于基础筏板时，应在满足“中间穿，两侧绕”的前提下，对于遇角钢截断的钢筋，可按普通竖向构件“洞口加筋”的方法补强。这是因为基础筏板面积较大，无平面尺寸突变，传力途径较多。少部分截断钢筋可采用搭接传力的方法。截断钢筋须在格构柱四边沿缀板方向排列，每侧加筋的数量不小于被截断钢筋数量的1/2，与割断钢筋投影方向的搭接长度也应满足1.2Lae。
4 基础梁格遇构柱时的处理方法
4.1 格构柱占基础梁宽度一半以上的情况，可在满足结构受力要求的前提下经整跨平移基础梁，以避开格构柱。
4.2 当梁为主梁或受限于传力途径要求，无法采用平移梁的方法时。就要根据格构柱所在的位置不同，将基础梁向一侧加宽或两侧加宽了，这样才能保证梁的有效截面不被削弱。当格构柱位于梁中部时，应加宽两侧的基础梁，加宽的宽度为每侧格构柱距梁中心线的距离。当格构柱位于梁一侧时，应加宽对侧的基础梁边线，加宽的宽度为格构柱距梁外边线的最大距离。两种方法的加宽长度均应不小于角钢每侧延伸Lae，也可就近加宽至支座处或柱边。
在断筋处附近的角钢间隙中附加根数及直径相同的补强钢筋，当间距过密时可放置在二排。补强钢筋与割断钢筋的搭接长度不小于1.2Lae。而在基础梁的加宽部位，则还应附加同直径的构造钢筋，构造筋弯折至原梁对边，以满足梁的有效抗剪截面不被削弱。梁的腰筋也应按类似方法处理。至于梁的箍筋，应保证外箍筋从缀板中整体穿过，内箍筋在遇格构柱的位置相应缩小，但需保证相互肢距不变，以满足梁的抗剪要求。
结论：因梁截面较小，且对抗剪抗弯承载力有一定要求，补强的施工方法也较复杂。建议基坑设计单位在格构柱设计时，应尽量避开基础梁的位置，尽量位于筏板和承台中，以便加固。
5 主体框架柱或剪力墙遇构柱时的处理方法
5.1 对于基础施工完毕后不能拆除且影响墙柱插筋的格构柱，应在满足建筑功能的前提下增大框柱或剪力墙截面，将格构柱部分或全部包在柱或墙内。应按前述方法全部剔除本层层高范围格构柱内的全部混凝土，并在格构柱周边及内部增加同墙柱主筋的补强钢筋，并按型钢混凝土的构造要求设计该处竖向构件。
5.2 对于与主体钢结构柱相碰的格构柱，则无法采用包裹的方法。当根数不多时，可采用换撑。应按照基坑设计单位的意见，在原格构柱两侧等距各增加1根格构柱，底部生根于基础底板，上部与支撑环梁有效连接，然后再拆除原格构柱。
结论：因竖向结构较为重要，且补强及换撑的施工方法也较复杂。建议基坑支护设计单位在格构柱设计时，应避开所有竖向构件的位置，以保证传力途径的完整性和建筑使用的功能。
3 基坑支撑环梁与主体墙柱插筋交接处的构造措施
基坑支撑环梁一般会位于主体结构楼板上方，且为满足楼板换撑传力的需要，与主体楼板面距离不大于1m。这就造成了主体框架柱及剪力墙等竖向构件的插筋可能会与部分环梁相冲突，甩筋长度小于图集《11G101-1》[3]的要求，且不满足《抗规》[4]强柱根及柱底不出现塑性铰的规定。这类问题，一些专家提供了一些宝贵意见，汇总如下[5]：
3.1 水平支撑下的柱纵筋接头高度要求：第一批接头设在楼板以上150mm，第二批接头设在楼板以上800mm，保证接头间距不小于650mm。因《连接规程》[6]规定，一级直螺纹连接可位于结构的任何部位。所以应加强该部位钢筋接头的质量检验，满足一级机械连接的要求。
3.2 混凝土柱增设由纵筋和螺旋箍筋组成的芯柱。芯柱配筋率不小于0.6%，纵筋锚入楼板下柱中1.6Lae，并延伸至楼板以上2米的位置，满足上述一级连接的规定。以降低强震下接头部位混凝土和钢筋的应力水平，增加框柱延性[7]。
3.3 如现场施工增加芯柱有困难时，可采用加大柱受力纵筋的方法替代芯柱。增多的纵筋可降低接头位置不利带来的影响。纵筋增多比例不应小于柱主筋的25%，并尽量位于角部和外圈，上下的锚固长度应按照前述芯柱的构造设置。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（2010年版）JGJ 3－2010 12.1.8
[2]《华汇结构090-关于格构柱穿基础处理原则汇总》2010.10.24 董文广
[3]《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》11G101-1第58页
[4]《建筑抗震设计规范》（2010年版）GB 50011－2010表6.3.7-2；6.3.8-5
[5]《华汇结构098-支撑下地下二层部分柱底钢筋的连接问题》2010.11.02 董文广
[6]《钢筋机械连接技术规程》（2010年版）JGJ 107-2010 4.0.3
[7]《建筑抗震设计规范》（2010年版）GB 50011－2010表6.3.6附注4