建筑工程后澆帶施工中梁、板結(jié)構(gòu)受力變化問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裂等質(zhì)量問題，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，對后澆帶寬度、鋼筋貫通與否、混凝土強(qiáng)度等級要求、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)的問題分析
在主體結(jié)構(gòu)中后澆帶設(shè)置寬度常見的有1000mm和800mm兩種，在后澆帶處鋼筋不論是連通還是斷開，都會(huì)使通過后澆帶處的梁、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足施工階段的要求。在施工過程中，有些做法是在斷開的梁端加豎向支撐，使其成為一端固定、一端簡支的結(jié)構(gòu)。
由于施工人員對此種做法理論依據(jù)缺乏足夠的了解，容易出現(xiàn)一些問題。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]
針對以上問題，筆者在實(shí)踐中作了一些探索，具體做法是：將后澆帶截?cái)嗟牧骸蹇醋魇菓姨魳?gòu)件，根據(jù)施工過程中的實(shí)際荷載組合來進(jìn)行校核，看其配筋是否滿足要求。若滿足要求便將其看作普通的懸挑構(gòu)件進(jìn)行施工管理；若不滿足，可以采取增加上部附加鋼筋或是加豎向支撐等措施來使其滿足要求。當(dāng)采用前一措施時(shí)，應(yīng)注意以下問題：
?、?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。
② 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，若間距過大會(huì)使得梁板的實(shí)際承載力降低。
?、?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。
④ 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)延長拆除豎向支撐的時(shí)間。
⑤ 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)注意以下問題：
?、?不設(shè)后澆帶，設(shè)膨脹加強(qiáng)帶。
② 可采用預(yù)留支撐支模體系。
③ 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)度等級應(yīng)比相應(yīng)位置混凝土強(qiáng)度等級提高5MPa。梁的配筋率見表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，原有配筋能滿足要求（計(jì)算過程略）。
9）懸挑板的正截面承載力和斜截面承載力的計(jì)算過程同梁，具體校核過程略。
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
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，并對實(shí)踐中出現(xiàn)的問題科學(xué)分析，并及時(shí)提出解決問題的切實(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)，為解決同類相似工程問題提供借鑒。
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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