高層建筑中后澆帶的設計與施工技術探討

摘要：本文就施工后澆帶的設計與施工，結合工程實踐，談了筆者的看法。
　　關鍵詞：后澆帶；設計；施工
　　《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2002，以下簡稱“混凝土規范”）中，對鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距的要求比原規范嚴格了，規范用詞由“可”改為“宜”。這就要求在結構設計中，設計者必須認真對待由于超長給結構帶來的不利影響，當增大結構伸縮縫間距或者是不設置伸縮縫時，必須采取切實可行的措施，防止結構開裂。
　　1、后澆帶的設計
　　當建筑結構的平面尺寸超過混凝土規范規定的伸縮縫最大間距（混凝土規范第9.1.1條）時，可考慮采用施工后澆帶的方法來適當增大伸縮縫間距。但一般地上結構由于受環境溫度變化影響較大，所以伸縮縫最大間距不宜超過混凝土規范限值過多，同時應注意加強屋面保溫隔熱，采用可靠的、高效的外墻外保溫，并適當提高外縱墻、山墻、屋面等重要部位的縱向鋼筋配筋率。當地上結構由于抗震設計需要而設置了防震縫時，伸縮縫寬度應滿足防震縫寬度的要求。地下室結構超長的情況較為常見，除地下室頂板和處于室外地面以上的地下室外墻受溫度變化影響相對較大外，地下室內部和基礎結構在使用階段受室內外溫度變化影響較小，需解決的主要問題是混凝土收縮應力對結構的影響。除在施工階段設置后澆帶外，應該加強地下室頂板及地下室外墻的配筋，建議縱向鋼筋最小配筋率不宜小于0.5%，鋼筋應盡可能選擇直徑較小的，一般10到16即可，間距盡量選擇較密的，宜不大于150mm，細而密的鋼筋分布對結構抗裂是有利的。
　　必須指出的是，后澆帶只能解決施工期間的混凝土自收縮，它不能解決由于溫度變化引起的結構應力集中，更不能替代伸縮縫。有一些結構設計者將后澆帶和伸縮縫等同起來的看法是錯誤的，因為兩者的作用并不相同。
　　當地下室結構超長過多，單靠設置后澆帶不足以解決混凝土收縮和溫度變化問題時，可以考慮采用補償收縮混凝土，在適當位置設置膨脹加強帶。采用這種方法，不僅可以進一步增大伸縮縫最大間距，而且可以用膨脹加強帶取代部分施工后澆帶，從而實現混凝土的連續澆筑即無縫施工。但應注意，采用膨脹加強帶取代部分施工后澆帶時，膨脹加強帶的位置應設置在結構溫度應力集中部位，并應制定嚴格的技術保障措施，保證混凝土原材料的質量和微膨脹劑的配合比準確，結構設計應對地下室結構各部位混凝土的限制膨脹率提出明確要求。
　　對高層建筑主體與裙房之間是設置永久變形縫，還是在施工階段設置沉降后澆帶，應該根據建筑場地地基持力層土質情況、基礎形式、上部結構布置等條件綜合確定。當地基持力層土質較好，例如高層建筑基礎做在基巖層或卵石層上，或采用樁基時，高層建筑沉降變形量較小，此時可考慮采用施工后澆帶而不設置永久變形縫，將高層建筑與裙房基礎（或地下室）連成整體。當地基持力層壓縮性較高，且厚度較大，高層建筑主體與裙房之間的高差懸殊較大，高層建筑荷載較大，則由于高層建筑與裙房之間的差異沉降量較大，在采用天然地基的情況下，還是以設置永久變形縫將高層建筑與裙房徹底脫開為好。當高層建筑與相鄰的裙房之間設置永久變形縫時，高層建筑的基礎埋深一般應大于裙房基礎埋深至少2米，不滿足此要求時應計算高層建筑的穩定性，并采取可靠措施防止高層建筑與裙房之間發生相互傾斜。
　　近年來，復合地基得到了廣泛應用，復合地基可以提高地基持力層承載力，提高土體彈性模量，有效地控制建筑物沉降。北京地區有些工程已經通過在高層建筑下采用復合地基的方法來替代樁基，以解決高層建筑主體與裙房之間差異沉降的問題。不論采用哪種方法，如果采用施工后澆帶而不設置永久變形縫，都應依據相關規范計算裙房和高層建筑的整體傾斜。當采用地基處理時，在結構設計圖紙上，應明確規定采用地基處理后，高層建筑與裙房之間的變形要求。
　　施工后澆帶的位置，應根據基礎和上部結構布置的具體情況確定，不能想當然，搞一刀切。后澆帶應設置在結構受力較小處，一般在梁、板跨度內的三分之一處，結構彎矩和剪力均較小，且宜自上而下對齊，豎向上不宜錯開，后澆帶間距一般為30米到50米。在高層建筑與裙房之間設置后澆帶時，后澆帶宜處于裙房一側，且在結構設計上，應注意加強高層建筑與裙房相連部位的構造，提高縱向鋼筋配筋率，用以抵抗后澆帶封閉后由剩余差異沉降差所引起的結構內力。為減小后澆帶封閉后由剩余差異沉降差所引起的結構內力，尚應采取其他措施，通常可考慮以下方法：高層建筑采用樁基或其他地基基礎處理方法，或補償基礎，盡量擴大高層建筑基礎與地基接觸面積，減小高層建筑基礎底面接觸壓力，而裙房則采用埋深較淺的獨立柱基或條形基礎等，調節高層建筑與裙房之間的差異沉降。
　　盡量減小裙房部分基礎與地基的接觸面積，即盡量增大裙房部分的基礎底面接觸壓力，加大裙房的沉浸量。
　　結合高層建筑埋置深度要求，調整高層建筑地下室高度，使地基持力層落在壓縮性小、地基承載力高的土層上，可有效地減小高層建筑的沉降量。
　　進行地基基礎設計時，結構設計者應結合工程具體情況，多方面對比，選擇經濟合理的方案。
　　后澆帶部位的鋼筋一般不宜斷開，而應讓鋼筋連續通過，即只將后澆帶處的混凝土臨時斷開。但有時工程具體情況不允許留后澆帶，例如某工程地下車庫通道的頂板、底板均與主樓相連，但是由于施工場地狹小，無法留設后澆帶，于是要求施工單位先施工結構主體，待主體完成后再施工車道部分，要求施工單位對與主體相連的鋼筋必須預留，后期采用焊接連接，同一截面的鋼筋焊接連接率不得大于50%.有的工程將后澆帶內鋼筋全部斷開，這時候，為避免在同一截面鋼筋100%連接，宜將后澆帶曲折布置，而不要沿一直線布置。連接方式建議首選機械連接或焊接，但要注意施工質量。采用搭接連接時，應注意后澆帶寬度要滿足按混凝土規范計算的鋼筋搭接連接長度。
　　基礎后澆帶的斷面形式，應于結構設計圖紙上用詳圖明確表示出來，而不應推給施工單位。當地下水位較高時，宜在基礎后澆帶下設置防水板并增設一道附加防水層。
　　2、后澆帶的施工
　　施工中必須保證后澆帶兩側混凝土澆筑質量，防止漏漿，或混凝土疏松。后澆帶兩側應采用鋼筋支架鋼絲網隔斷，并由結構設計人員確定兩側斷面形式，當地下室有防水要求時，地下室后澆帶不宜留成直槎。施工單位應指派專人負責保持后澆帶內的清潔，防止后澆帶內的鋼筋銹蝕，或鋼筋被壓彎、踩彎。在封閉施工后澆帶之前，應將后澆帶內的雜物清理干凈，做好鋼筋的除銹工作，并將兩側混凝土鑿毛，涂刷界面劑，后澆帶混凝土應比兩側混凝土強度等級增大一級，并且采用摻加了微膨脹劑的補償收縮混凝土澆筑。后澆帶混凝土澆筑時，宜控制其環境溫度低于兩側混凝土澆筑時的環境溫度，并應有專人負責。后澆帶混凝土澆筑完畢后，應注意做好養護工作。
　　施工后澆帶的封閉時間，一般來講，對于收縮后澆帶，不宜少于兩個月，通常認為這時候混凝土的收縮變形已經完成60%以上；對于沉降后澆帶，應等高層建筑主體結構封頂后再澆筑后澆帶混凝土，即要求高層建筑先施工、先沉降，以釋放一部分高層與裙房之間的差異沉降；或者根據沉降觀測，當高層建筑結構施工到一定高度時，若高層建筑的沉降量較小，預估高層與裙房之間產生的差異沉降量處在控制范圍之內時，亦可以提前澆筑后澆帶混凝土。
　　在封閉后澆帶之前，結構設計者應在圖紙上明確提出后澆帶附近一定范圍內不應允許施工堆放材料，限制施工荷載，并做好后澆帶兩側的臨時支護。特別是目前很多工程中，施工采用快拆體系的模板，這時候更要注意后澆帶附近的支護質量，防止在拆除模板過程中，由于支撐松動、移位等造成結構開裂。
　　總之，施工后澆帶的設計和施工直接影響到結構的安全性與經濟性，設計單位和施工單位都應對此予以足夠的重視，做好后澆帶的設計與施工，保證結構的質量。