建筑工程后澆帶施工中梁、板結(jié)構(gòu)受力變化問(wèn)題分析及解決措施探討簣
2008-12-31 00:00
關(guān)鍵詞：后澆帶；結(jié)構(gòu)受力；問(wèn)題分析；解決措施
1前言
為了避免因混凝土收縮、沉降不均勻等不利因素引起的開(kāi)裂等質(zhì)量問(wèn)題，常采取設(shè)置伸縮縫、沉降縫等措施，在一些不便于設(shè)置伸縮縫、沉降縫的情況下，用設(shè)置后澆帶的方法來(lái)代替。關(guān)于后澆帶的設(shè)計(jì)與施工，在《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（JGJ3-2002）》、《高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ6-99）》、《地下工程防水技術(shù)規(guī)范（GB50108-2001）》以及不同版本的有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)資料中，對(duì)后澆帶寬度、鋼筋貫通與否、混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求、接縫形式、防水等方面的構(gòu)造要求都作了較為詳盡的規(guī)定。按照有關(guān)“規(guī)范”規(guī)定：后澆帶的后澆混凝土須在主體結(jié)頂45d以上再澆注（有設(shè)計(jì)注明的除外）。而對(duì)后澆帶兩邊梁板的混凝土澆注完畢到后澆混凝土澆筑前的這段時(shí)間里，那些正好通過(guò)后澆帶并被截?cái)嗟牧?、板?yīng)作怎樣的技術(shù)處理卻很少提及。
2后澆帶在設(shè)置期間出現(xiàn)的問(wèn)題分析
在主體結(jié)構(gòu)中后澆帶設(shè)置寬度常見(jiàn)的有1000mm和800mm兩種，在后澆帶處鋼筋不論是連通還是斷開(kāi)，都會(huì)使通過(guò)后澆帶處的梁、板由原先的連續(xù)結(jié)構(gòu)體系變?yōu)閼姨艚Y(jié)構(gòu)體系，梁、板按原有結(jié)構(gòu)體系計(jì)算所配置的鋼筋就有可能不能滿(mǎn)足施工階段的要求。在施工過(guò)程中，有些做法是在斷開(kāi)的梁端加豎向支撐，使其成為一端固定、一端簡(jiǎn)支的結(jié)構(gòu)。
由于施工人員對(duì)此種做法理論依據(jù)缺乏足夠的了解，容易出現(xiàn)一些問(wèn)題。如：后澆帶兩邊的梁板在混凝土澆注完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，便拆除梁板下的支撐模板，然后再象征性地在懸挑端加上一個(gè)支撐。由于后加的支撐與梁端之間連接不嚴(yán)密或支撐基礎(chǔ)不牢，當(dāng)豎向支撐真正承受荷載時(shí)此梁在其根部會(huì)出現(xiàn)裂縫而形成質(zhì)量缺陷。除此以外，有些施工人員的做法是將此梁按一般的懸挑梁施工，待其混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%（或28d）便拆除支撐。由于施工現(xiàn)場(chǎng)管理不嚴(yán)格，施工時(shí)在臨時(shí)懸挑梁板從屬區(qū)域內(nèi)堆放施工材料或是將上部分隔墻直接砌筑上去，從而使得懸挑所承擔(dān)的實(shí)際荷載超出其承載力而造成梁上部出現(xiàn)裂縫甚至破壞。
3后澆帶截?cái)嗟牧骸褰Y(jié)構(gòu)施工解決措施 [Page]
針對(duì)以上問(wèn)題，筆者在實(shí)踐中作了一些探索，具體做法是：將后澆帶截?cái)嗟牧?、板看作是懸挑?gòu)件，根據(jù)施工過(guò)程中的實(shí)際荷載組合來(lái)進(jìn)行校核，看其配筋是否滿(mǎn)足要求。若滿(mǎn)足要求便將其看作普通的懸挑構(gòu)件進(jìn)行施工管理；若不滿(mǎn)足，可以采取增加上部附加鋼筋或是加豎向支撐等措施來(lái)使其滿(mǎn)足要求。當(dāng)采用前一措施時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：
?、?在梁的支座處，上部鋼筋一般都較多，有時(shí)是多排布置，但不論是幾排，校核計(jì)算時(shí)取值與實(shí)際布置一定要保持一致。
?、?縱向受力鋼筋布置成多排時(shí)，排與排之間的間距要嚴(yán)格按“規(guī)范”要求設(shè)定，若間距過(guò)大會(huì)使得梁板的實(shí)際承載力降低。
③ 由于梁在支座處鋼筋都很密，在澆注混凝土?xí)r宜從側(cè)邊進(jìn)行澆注并震搗密實(shí)，以保證混凝土的澆搗質(zhì)量。
?、?底模和端部的豎向支撐，宜在混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再拆除；若上一層對(duì)應(yīng)的懸挑梁支撐直接落在下層梁端，并且在計(jì)算時(shí)未計(jì)入此部分荷載，此時(shí)宜適當(dāng)延長(zhǎng)拆除豎向支撐的時(shí)間。
?、?豎向支撐拆除后，應(yīng)避免在此懸挑梁從屬區(qū)域內(nèi)堆放未放入施工活荷載的施工材料和機(jī)具設(shè)備等。
?、?此梁上部的填充墻應(yīng)在后澆混凝土澆筑完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再砌筑。
當(dāng)采用后一措施時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：
?、?不設(shè)后澆帶，設(shè)膨脹加強(qiáng)帶。
?、?可采用預(yù)留支撐支模體系。
?、?支撐中所用的扣件要防止發(fā)生滑移，否則會(huì)造成整個(gè)支撐體系失效。針對(duì)豎向支撐的形式，根據(jù)支撐基礎(chǔ)的不同可以有如圖1和圖2兩種形式。當(dāng)下部有牢固基礎(chǔ)（如樁基礎(chǔ)承臺(tái)面和地面已作硬化處理等），豎向支撐的基礎(chǔ)不會(huì)有明顯的沉降時(shí)，應(yīng)采用圖1中的支撐形式；當(dāng)?shù)孛鏋檐浲習(xí)r，豎向土支撐在工作時(shí)可能會(huì)有明顯的沉降時(shí)，宜采用圖2中的支撐形式。
校核過(guò)程宜在現(xiàn)澆帶兩邊的懸挑構(gòu)件施工之前完成，并將后期中所采取的措施與懸挑構(gòu)件的施工方案結(jié)合起來(lái)一并考慮。
4工程應(yīng)用實(shí)例
湖南某辦公綜合樓工程全長(zhǎng)96m，共設(shè)有一道后澆帶。施工后澆帶是整個(gè)建筑物，包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工中的預(yù)留縫，待主體結(jié)構(gòu)完成，將后澆帶混凝土補(bǔ)齊后，這種“縫”即不存在，這樣在整個(gè)結(jié)構(gòu)施工中既解決了高層主樓與低層裙房的差異沉降，又達(dá)到了不設(shè)永久變形縫的目的。 [Page]
圖3是辦公綜合樓的5層框架結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計(jì)要求在施工時(shí)從基礎(chǔ)到屋面均留設(shè)800mm寬后澆帶，具體位置見(jiàn)圖3。此后澆帶應(yīng)在主體結(jié)頂45d、砌體基本完成后，采用微膨脹混凝土配制的混凝土澆灌，后澆混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比相應(yīng)位置混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高5MPa。梁的配筋率見(jiàn)表1。
1）校核B軸懸挑梁MN的危險(xiǎn)截面Ⅰ-Ⅰ的正截面承載能力。由圖4可知此懸挑梁的計(jì)算跨度為5.2m。
2）根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在后澆混凝土澆注之前，樓面施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取為2.0kN/m2。
3）用線(xiàn)彈性分析方法分別計(jì)算此構(gòu)件Ⅰ-Ⅰ截面在恒載作用下的荷載效應(yīng)M1和在施工活荷載作用下的荷載效應(yīng)M2，受力圖分別見(jiàn)圖5和圖6。
M1=252.944kM·m
M2=114.456kM·m
4)荷載組合：
M=1.2×M1+1.4×M2
=1.2×252.944+1.4×114.456
=463.7712 kM·m
5) I-I截面參數(shù)見(jiàn)圖7：
fy=fy’=300N/mm2，h=700mm，
as=60mm（兩排），as’=35mm（一排），
h0=h-as=700-60=640mm，
fc=11.9N/mm2， =1.0，
AS=1884mm2，AS′=1256mm2。
6）按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）中的相應(yīng)公式（7.2.1-2）進(jìn)行正斜截面承載力驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果表明需在懸挑梁上部增加附加鋼筋（措施一）或設(shè)置豎向支撐（措施二）。
7）以M作為I-I截面彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算AS，并重新排列上部鋼筋。已知：AS=1256mm2，h=700mm，as=60mm（兩排鋼筋），as=35mm（一排），ho=h-as=700-60=640mm,fc=11.9N/mm2, =1.0M= fcbx(ho-x/2)+fyAS(ho-as) 即:463.7712×106=1.0×11.9×250×x×(540-x/2)+300×1256×(640-35)，所以x=175mm＞2as=70mm。因?yàn)閒cbx=fyAS- fyAS，故:As=fcbx/fy+As=1.0×11.9×250×175)/300+1256=2991mm2。為了與原設(shè)計(jì)統(tǒng)一，選用1020的Ⅱ級(jí)鋼筋。
8）校核懸挑梁的MN在危險(xiǎn)截面I-I的斜截面承載力。經(jīng)校核，原有配筋能滿(mǎn)足要求（計(jì)算過(guò)程略）。
9）懸挑板的正截面承載力和斜截面承載力的計(jì)算過(guò)程同梁，具體校核過(guò)程略。
10）MN梁在I-I截面采用措施一后與原設(shè)計(jì)相比，梁上部附加鋼筋數(shù)量增加偏多，根據(jù)I-I截面形狀，1020也無(wú)法按兩排排列，若排成三排，則需令as=80mm后重新計(jì)算（計(jì)算從略）；就本工程而言，可采用措施二：設(shè)計(jì)豎向支撐來(lái)解決。由于本工程基礎(chǔ)為軟土地基，故可選用圖3中的豎向支撐形式。
5結(jié)語(yǔ)
由于按上述方法進(jìn)行了嚴(yán)格校核并根據(jù)校核結(jié)果采取相應(yīng)的處理措施，在臨時(shí)懸挑構(gòu)件上部均沒(méi)有出現(xiàn)裂縫,但鄰近工地施工中的一后澆帶，由于未進(jìn)行校核計(jì)算與相應(yīng)處理，后澆帶兩邊的懸挑構(gòu)件上部均或多或少出現(xiàn)裂縫。這說(shuō)明本文所述的方法具有可操作性和較好的使用效果。
只有嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范，并對(duì)實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題科學(xué)分析，并及時(shí)提出解決問(wèn)題的切實(shí)可行的方法措施，就能為整體施工質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也可積累更多的施工經(jīng)驗(yàn)，為解決同類(lèi)相似工程問(wèn)題提供借鑒。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50010-2002.[S].
[3] 吳錫華.建筑物后澆帶設(shè)計(jì)施工的思考[J].寧波大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版）2001，14.
[4] 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程.JGJ3-2002[S].
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