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浅论高层建筑施工后浇缝的设置和处理

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摘 要 施工后浇缝的处理,应视其种类、功能的不同采取相适应的处理方法,不可忽视。实验证明,施工后浇缝是高层建筑施工中行之有效的技术措施。只要处理正确,其作用效果是十分显著的。

关键词 高层建筑 建筑施工 施工后浇缝 技术措施 设置处理

高层建筑,就其结构而言,主楼与主楼之间、主楼与裙房之间,因各自不同的建筑特征条件,若采用沿用多年的结构彻底脱开的变形缝做法已非易事,而采用惯用的双梁、双柱、双墙的结构形式,有时却为建筑功能所不许,而且工程造价也会大大提高。在这种情况下,施工后浇缝的做法就很好地解决了这方面的问题。

一、施工后浇缝的种类及其功能

1.解决主楼与裙房(主楼)之间差异沉降的称为施工后浇沉降缝。通常情况下,建筑物的沉降发展期大致为20年~30年,有时可以持续50年甚至更长的时间。其沉降量因持力层地基土的力学性能、基础的设计形式及上部结构的不同而差异。如果主楼与裙房(主楼)二者具有相同的地质条件,不同的基础形式以及不同的上部结构,那么主楼与裙房(主楼)之间各自沉降发展的曲线并不是重合的,造成二者的沉降差。据有关资料表明,建筑物沉降的发展虽然受自身建筑特性条件的制约,但具有一定规律性。前期的发展较快,沉降量也较大,但20个月以后到3年 5年间,其沉降的发展趋于平稳,20年以后其沉降值接近稳定,即基础与地基土整体固化结束。根据建筑物沉降发展曲线来分析,利用施工后浇缝(带)来解决主楼与裙房(主楼)间因各自不同建筑特性条件所产生的永久沉降差是完全可行的。但这里需要事先解决的是如何准确地计算主楼和裙房(主楼)在各自相应建筑特性条件下的“相对”永久沉降值(差),以及在施工过程中各自沉降的发展情况,并绘制沉降发展曲线,以确定最佳的后浇缝(带)位置和浇筑时间,达到理想效果。

2.解决现浇筑混凝土收缩变形的称为施工收缩后浇缝(带)。众所周知,混凝土的主要成分为水泥、砂、石和水等,每立方米的混凝土拌和物约含水泥450 kg,砂0.4 m3,石0.7 m3和大约200 kg的水,是水泥浆和骨料的均匀混合体。混凝土拌和物浇捣后,由流动性良好的黏稠状逐渐失去可塑性,转变为具有一定强度等级的固体状态,这一过程就叫做凝结固化。在这个过程中,混凝土拌和物发生表面泌水,骨料下沉。由于水泥浆在水化过程中发生体积收缩,势必造成骨料之间的相互运动而产生混凝土体积收缩变形。高层建筑物的基础、柱及各层框架梁板,皆为现浇混凝土结构,整体性较好,体积较大,若分层整体一次性浇筑,势必造成结构断面薄弱处的收缩裂纹。而留置永久性变形缝多为结构特征及使用功能所不允。故在此类建筑的设计与施工时多采取设置施工后浇缝(带)的方法来解决。

3.解决混凝土温度应力的称为施工后浇温度带。混凝土拌和物在凝结硬化过程中,由于水泥的水化作用释放出大量热量(称之为水化热)。这种水化升温的现象有助于混凝土强度的增长。但在体积较大的混凝土内部结构中,由于混凝土的导热性能较差,其表层的水化热量散失较快,而积聚在混凝土内部的热量则不易散失,造成混凝土内部各部位之间的温度差和温度应力。一般情况下,混凝土的拉压比航拉强度与抗压强度之比1大至为6%~14%,并随抗压强度的提高而减小。高层建筑的混凝土的混凝土强度等级一般为C40级以上,故其抗拉强度值很低,如果新浇混凝土内外温度差达到一定数值,由其产生的温度应力将大于混凝土的抗拉强度值而产生裂纹。这种微小的裂纹十分有害,它不但直接破坏了结构本身,而且加快了钢筋的锈蚀,所以必须加以控制。故在设计和施工中对大体积混凝土采取设后浇缝方法可以很好地解决这类问题。

二、施工后浇缝(带)的处理方法

1.关于施工后浇缝(带)的设置和处理方法。在相应的规范中都有一定的规定。如《钢筋砼高层建筑设计施工规程》(UCJ3-91)第6.4.1.3条规定:当采用刚性防水方案时,同一建筑的箱形基础应避免设置变形缝,可沿基础长度每隔20 m~40 m留一道贯通顶板,底板及墙板的施工后浇带(缝),其宽度不宜小于800 mm,此缝宜设在柱距三等分的中间位置内;《高层建筑箱形基础设计与施工规程》(jGj6-80)第40.20条规定:“当箱形基础长度超过40 m时,应设贯通的施工后浇缝,宽度不宜小于800 mm。”对于施工后浇缝,规范中均有具体规定。

2.施工后浇缝设计方面的问题。(1)高层建筑不论是主楼与裙房(主楼)之间,还是坡下箱形基础,结构框架的某一部位,是否设置施工后浇缝,完全根据建筑特性条件而定。

(2)施工后浇缝的位置,首先应设在结构内力较小处。笔者认为其位置的选择,不但考虑应设在结构内力较小的范围内,同时还应考虑施工荷载对结构的不利影响,并兼顾施工的方便和可行性。关于这一点设计单位往往不予考虑。虽然有些后浇缝的位置内力较小,但却无法施工。也有后浇缝的位置的确定并不是设计或施工单位选定,而是由结构自身所决定。

(3)施工后浇缝的断面形式,应确定为企口式或踏步式。

(4)施工后浇缝的钢筋处理。一般情况,应确保主筋贯通,并配置50%的加强钢筋。如主筋断开,就应在确保主筋搭接长度的前提下,增加与原设计等强度的钢筋。关于这一点,设计时应着重加以明确。

(5)施工后浇缝混凝土的浇筑时间和品类。由于施工后浇缝的种类、功能各异,以及建筑物的建筑特性条件的差别,明确规定一个统一的时间显然是不科学的,设计和施工时要因“缝”而异,根据环境条件,并通过一定的理论计算或现场试验加以确定。关于后浇缝混凝土的品类,笔者认为应优先选用有补偿收缩性能的水泥拌制,并比缝两侧混凝土高出一个强度等级的混凝土后浇缝的效果比较理想,并建议设计时予以明确。

三、施工后浇缝施工方面的问题

(1)对于施工后浇沉降缝,虽然设计或规范明确规定设置后浇缝,但施工单位在组织施工时,采取先建主楼,待主楼(体)完成后再施工裙房。主楼与裙房间设临时施工缝,施工裙房时与主楼浇筑连成整体,利用主楼与裙房二者施工时间差所产生主楼沉降来补偿二者的理论沉降差。施工时又缺少必要的沉降观测手段和措施,这种施工后浇沉降缝的变通处理,往往达不到规范要求和设计效果,造成主楼与裙房的结构裂缝。

(2)关于施工后浇缝的留槎形式,大部分施工单位不完全按照设计图纸要求施工,要么留直槎,要么在施工后浇缝处不支模板而留成斜槎。施工后浇缝的断面形式,是保证结构有效连接的极其重要的一环,必须认真设计,精心施工。

(3)关于位置选择。宜在结构内力较小的部位,一般情况下应选择在柱跨三等分的中间部位或从梁板的1/3跨部位,或从纵横相交的部位或从门洞的连接处通过。位置确定后,不但要在图纸上明确标定,更重要的是施工单位必须按图施工,不能随意改动。

(4)关于混凝土的浇筑时间和品类。施工单位应根据具体的工程和后浇缝的种类确定。而浇筑的品类和钢筋的处理,必须根据设计图及规范的具体要求进行施工。

(5)关于目前出现的停缓建或局部交安使用的高层建筑,其施工后浇缝的处理给施工单位带来新的难题。这类问题,建议应由设计单位,主管部门及施工单位三方共同确定。

四、结束语

总之,施工后浇缝的处理,应视其种类、功能的不同采取相适应的处理方法,不可忽视。实验证明,施工后浇缝是高层建筑施工中行之有效的技术措施。只要处理正确,其作用效果是十分显著的。