高层建筑结构沉降后浇带的设计探索.pdf

渡 米 石 油 化 工 设 计 Pe t r o c h e mi c a l De s i g n 高层建筑结构沉降后浇带的设计探索 冯 雪 川 中国石化工程建设公 司， 北京 1 0 0 1 0 1 摘要以某科研设计业务楼的工程实例阐述了沉降后浇带在结构设计中的应用。提出用施工后浇带 代替沉降缝的设计思路， 并对地下室底板、 侧板及上部结构梁、 板等部位的沉降后浇带提出了具体的设计 方 法 。 关键词 沉降后浇带 ；沉降差 ； 整板式基础 ； 梁式结构 后浇带的设置是为了在大面积砼浇注或大体 积砼浇注中减少 由于水化热 而产生 的收缩裂缝。 通常 ， 将解决 高层建 筑主楼与裙 房的沉降差而设 置的施工后浇带称为沉 降后浇带 ； 将防止砼凝结 收缩开裂而设置的施工后浇带称为伸缩后浇带 。 1 沉降后浇带设计 沉降后浇带的具体设计思路是 在需设 置沉 降缝的地方设一道施工后浇带 ， 与伸缩后浇带不 同的是 ， 它不是砼达到一定强度后 即可浇注 ， 而是 待房屋主体结构完成短期沉 降已基本 结束后 ， 将 后浇带砼补齐 ， 既在 整个 结构施 工中解决 了高层 主楼与低层裙房 的差异沉 降， 又达到 了不设永久 变形缝的 目的 ， 不会出现双梁、 双柱 、 双墙 ， 便于建 筑平面布局 。 1 ． 1 地下室底板沉降后浇带的设计 高层建筑 ， 主楼及裙一般设地下室 ， 在未采用 桩基础或基础未坐落于基岩上时 ， 根据规范 ， 在主 楼与裙房间应设沉降缝。若设计条件不允许设沉 降缝时 ， 可采用沉降后浇带方案。 1 ． 1 ． 1沉降后浇带的设置位置 在结构设计 中， 地下室底板结构有整板式、 梁 板式 、 箱形基 础等 ， 沉降后 浇带 位置 的确定应遵 循 1 沉降后浇带与沉降缝类似 ， 应上下层对齐 。 并设在裙房与主楼 的连接跨 内。 2 应预先对设 沉降后浇带处所应 采用 的结构型式作合理考虑 。 从受力角度考虑， 设置后浇带后 ， 结构局部在重力 荷载作用下变为悬 挑结构 ， 而梁式结构 和箱形结 构抗弯刚度较大 ， 所 以箱形基础及梁板基础成 为 首选。从施工方便考虑 ， 结构选择顺序应为 整板 式基础， 箱形 基础 ， 上 翻式梁板 基础 ， 下 翻式梁板 基础。 3 从沉降后浇带受力性能合理考虑 ， 应选 择在剪力较小 的位置设沉 降后浇带。 4 在某些 特殊情况下 ， 由于建筑功能要求 ， 施工现场要求 ， 设备安装要求或其 它非结 构因素 ， 不允许将沉 降 后浇带设置在主、 附楼联结跨 内 见 图 1 ， 可将后 浇带外移一跨 ， 但需对附楼 的梁柱做适 当加强 ， 以 避免沉降对裙楼 受力产生影 响。 5 沉 降后浇带 的设置要兼顾大面积砼浇注时伸缩后浇带的间隔 距离 ， 大约 3 0～ 4 0 m设一道。 E 部结构部分 现设缝 设置 原设缝位置 地 F 结构部分 图 1 沉降后浇带位置 1 ． 1 ． 2沉降后浇带的宽度 在现行规范 中， 伸缩后浇带的宽度通常为 8 0 0 1 0 0 0 m m， 且钢筋不断 ， 沉 降后浇带与伸缩后浇 带不 同， 沉降后浇带的两侧将产生沉降差 ， 所 以设 收稿 日期 2 0 1 00 1 2 0 。 作者简介 冯雪川， 男， 北京人 ， 2 0 0 1年毕业于北京建 筑工程学院建筑工程专业， 工程师， 一直从事结构设 计 工作 。联 系电话 0 1 08 4 8 7 7 9 4 7 ； Em a i l f e n g x u e c h u a n s e i ． e o m． c n 6 - 石 油 化 工 设 计 第 2 7卷 计时应将此因素考虑进去。若沉降后浇带 内钢筋 不切断 ， 设计时应考虑 1 计算裙房部分和主楼部分的理论沉降量 ， 求出沉降后浇带两侧的沉降差。 2 考虑沉降差 导致钢筋受拉的力学变化 见 图 2 ， f 为后浇带宽 度 m m ， 6为后浇带两侧沉降差 m m 。 [ ． E三 呈三 褊 、 二二二二二二 图 2 沉 降后 浇带 宽度 钢筋 由于沉降差产生的伸长 △ f m m 为 △ f 1 z 一z ； 设 △ f 为砼收缩产生的钢筋拉伸 m m ， 则钢筋总拉伸 m m 为 A l A 1 1 △ z 。现 忽略砼收缩对钢筋拉伸影响 ， 则钢筋应变为 A l ／ l A l ／ l [ 6 z 一1 ] ／ t [ 8 ／ 1 1 ] 一1 若规定钢筋应变值在某一 限值 [ A S ] 钢筋应 变限值 范 围内 人为确定 ， 应在弹性范围 ， 则有 △ 2 ／ l [ Z 1 ] 一1 ≤[ △ s ] 由此可得 Z ≥艿 [ [ A S ]1 一1 ] 一 按规范⋯ z I8 0 0 m m。由此可求得后浇带的 宽度， 从上式可知 ， 沉降差越大， 后浇带宽度越宽。 1 ． 1 ． 3沉降后浇带内钢筋的配置 沉降后浇带内钢筋配置应视不同结构而异 。 1 由于沉降后浇带 内的钢筋通常是不切断 的， 所以后浇带两侧 的沉 降差必然导致钢筋损失 一 部份强度 ， 具体损失强度可 由[ A S ] 值求得。这 样 ， 就必须增加补强钢筋 ， 以弥补钢筋强度损失。 补强钢筋的长度应锚入后浇带两侧砼 内， 大于锚 固长度 Z 。 Z J 。 2 在 整板 式 基 础 中， 可按 [ A S ] 值求出钢筋强度损失值的百分 比， 再按等强 度原则增设钢筋于底板的上下受力面 ， 同时 ， 再构 造性增加部分钢筋。 3 在梁板式基础中， 板 内钢 筋可参照整板式基础增加钢筋 的原则布置。在梁 内则必须对上 、 下边受力钢筋按 [ △ ．s ] 值计算 出损 失值 ， 再加补强钢筋和构造性补强钢筋 ， 对箍筋 由 于影响较小 ， 可做构造性补强钢筋 ， 梁腹部纵 向架 立筋可不加强 。 4 在箱形基础 中， 箱形基础的底 板可参照整板式基础加补强筋和构造性补强筋 ， 对砼墙 内钢筋也须加强 ， 具体为横 向分布筋可 由 [ △ Js ] 值计算出钢筋损失强度 ， 再加设补强钢筋及 构造性补强钢筋 ， 对纵 向分布筋只做构造性加强 即可。此外 ， 当沉降后浇带两侧沉降差较大 ， 沉降 后浇带又无法放得足够大时 ， 可考虑将钢筋切断， 待砼浇注前 ， 用焊接连接或搭接连接 视钢筋直径 而定 。 1 ． 1 ． 4 底板的受力强度及地基承载力验算 设后浇带后 ， 基础底板的受力应按 主楼 下底 板和裙房下底板分别验算其 强度 和变形 ， 荷 载应 按施工荷载考虑 ， 并要按组合系数加入 风荷载和 地震荷载 ， 若此验算不合格 ， 则应对后浇带位置及 底板结构作相应调整。同时 ， 对 主、 裙房下地基承 载力也要做相应验算 。 1 ． 1 ． 5 砼浇 注 时间及砼 强度 的确定 沉降后浇带的砼浇注时间理论上应等沉降完 成后浇注 ， 但实际计算时 ， 既根据理论沉降量与实 测沉降量的比值确定 ， 也可根据实际加载量与最 后使用荷载的比值来确定。 一 般房屋最终沉降量只及理论计算 的 5 0 ％ ～ 7 0 ％， 只有个别情况例外。主要是因为 ①理论计 算通常用分层 总和法 ， 而其 中土 的压缩模量与实 际有误差 ②沉降计算时． 大多数设计人员都用设 计荷载计算， 而设计荷载往往较实际荷载大 ， 所 以 理论计算的沉降值偏大。 一 般情况下 ， 待主楼与裙房主体完工后 有条 件时再推迟一些时间 ， 其沉降量已完成最终沉降 量的 6 0 ％ ～ 8 0 ％， 剩下的沉降量就小多了， 这时再 补齐施工后浇带砼 。以后若还有沉降差发生 ， 则 靠结构 自身做 内部受力调整 ， 这也正是后 浇带 内 要加构造性补强钢筋 的原 因之一。同样 ， 后浇带 的砼强度应 比后浇带两侧砼强度等级增大 一级 ， 以增加后浇带的抗剪强度。 1 ． 1 ． 6 后浇带的防水问题 在施工中， 往往地下室施工完毕之后 就停止 降水 ， 这样后浇带处就成为进水的主要路径之一 ， 影响了工程的正常进行。地下室后浇带 的防水处 理 见图 3 后浇带下部用砼 浇一 h 3 0 0～ 4 0 0 mm 厚板 ， 沉降发生时 ， 此处为结构薄弱处 ， 可发 生裂缝 ， 容许沉降发生 ， 而由裂缝处渗入地下室的 第 2 7卷 冯雪川． 高层 建筑结构沉降后 浇带的设计探 索 ‘ 7 水将不会影响正常施工。 图 3 地下室后浇带 防水处理 板厚 3 0 0～ 4 0 0 m m 1 ． 2地下室侧板设沉降后浇带的设计 地下室侧板的沉降后浇带 ， 其位置 、 宽度均与 底板上 的后浇带相 同， 钢 筋配置与箱形基础砼墙 内钢筋相同， 墙体受力强度分析与不设缝墙类似 。 侧壁墙的防水问题 ， 可在砼墙外用 防水砂 浆 砌 2 4 0 m m砖墙的方法解决。 1 ． 3上部结构梁和板设沉降后浇带的设计 上部结构梁、 板后浇带 的设计 与地下 室底板 梁板式 类似。但需要确定拆模时问 ， 若结构在 施工荷载作用下 ， 按悬挑计算强度不足 ， 可推迟拆 模时间或增加结构配筋。 2工程 实例 某科研设计业务楼地下 3层 ， 地上 2 2层 。地 下 3层局部为六级人防 ， 平 时为车库 。地上部分 为科研和设计用 房。本工程 主楼 平面基 本呈 梯 形 ， 主楼长 向柱网 9 ． 0 m， 总长 4 5 ． 0 m； 短 向柱网 8 ． 1 m， 总宽 2 4 ． 3 m。本工程有 3层裙房 ， 长 6 1 ． 2 m， 宽 2 4 ． 3 i n 。3层地下室， 长 8 9 ． 9 m， 宽 4 0 ． 5 m。 上部结构抗 侧力体系用框架剪力墙结构 ， 竖 向承力体系用密肋板 。4层以下和地下室楼盖采 用密肋板和带柱帽的平板 。大空间会议室和屋盖 绿化区采用井字梁结构。根据地质勘察报告及本 工程特点， 地基持力层为④层中、 细砂及④ 一 2 层 砂质粉土， 承载力标准值 2 8 0 k P a 。E s l 0 04 0 ． 0 MP a 。根据场地岩 土条件 ， 综 合拟建筑 物荷载情 况 ， 某科研设计业务楼采用天然地基筏板基础 。 本工程有 3层裙房 ， 地 下室部分 比地面 以上 裙房更宽更长。设计中采用预 留后浇带 以减小沉 降差和砼温度收缩对结构的影响。考虑立面刚度 的变化较大及所受剪力较小 ， 沉降后浇带设在裙 房一侧与主楼连接跨 的跨 中。现以基础底板为例 对补强钢筋进行计算 [ A S ] f y ／ E 3 0 0 ／ 2 ． 0 X 1 0 0 ． 0 0 1 5 式 中； 厂 v 普通钢筋 的抗拉强度设计值 ， N ／ mm ； E 钢筋弹性模量 ， N ／ m m 。 经计算 ， 3 0 m m z ≥[ [ △ s ] 1 一 1 ] 一 6 [ 0 ． 0 0 1 5 1 一 1 ] 3 0 5 4 8 m m 且 Z I8 0 0 m m， 取 Z 1 0 0 0 mm 。 [ △ Js 宴][ 6 ／ 1 1 ] 一1[ 3 0 ／ 1 0 0 0 1 ] 一1 0 ． 0 0 0 4 5 。 经计算 ， 基 础底 板上 网配 2 2 1 5 0 ， A 2 5 3 4 mm ， 基础 底板 下 网配 2 5 2 0 0 ， A s 下2 4 5 4 mm 均 已包 含 构造 性补 强 钢筋 ， 取 A 2 5 3 4 mm。 A 一受 拉 区纵 向非预 应力 钢筋 的截 面积 ， mm 。A s 丰 h A s [ △ |s 实] E s ／ f , 2 5 3 4 0 ． 0 0 0 4 5 2 ． 11 0 ／ 3 0 0 7 9 9 r n m 。 实配补强钢筋 2 0 3 0 0 ， A s 实 补1 0 4 8 m m 。 综上所述 ， 伸 缩后浇带兼作 沉降后浇带 的设计方 法 ， 是解决沉降缝问题 的有效方法 ， 并在某科研设 计业务楼工程中得到使用 ， 效果 良好。 参考文献 [ 1 ] 中华人 民共 和国行业标准． J G J 32 0 0 2高层建 筑混凝土结 构技术规程 [ S ] ． 北 京 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 中华人 民共 和国国家标准 ． G B 5 0 0 1 02 0 0 2混 凝 土结 构设 计规范 [ s ] ． 北京 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 ] 中华人 民共和 国国家标准 ． G B 5 0 0 0 72 0 0 2建 筑地基 基础 设计规范[ S ] ． 北京 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 塔鸺雀蠛 S E I 设计的世界最大单系列对二 甲苯芳烃联合装置竣工投产 由中国石化工程建设公司 S E I 负责设计的目前世界上最大单系列芳烃联合装置 中国石油乌鲁木齐石化公司 1 Mt ／ a 对二甲苯芳烃联合装置的竣工投产仪式， 于2 0 1 0年 7月 1 9 13 在新疆乌鲁木齐石化公司建设现场举行。 乌鲁木齐石化公司 1 Mt ／ a 对二甲苯芳烃联合装置， 是 目前世界上最大的单系列芳烃联合装置。联合装置由 8 0 0 k t ／ a 石脑油加氢、 1 Mt ／ a 连续重整、 7 0 0 k t ／ a 芳烃抽提、 1 ． 8 M t ／ a 歧化、 4 ． 9 M t ／ a二甲苯分馏、 4 ． 3 M t ／ a吸附分离、 3 ． 3 M t ／ a 异构 化以及 7万标7 y ／ 时变压吸附氢提纯等 8 套生产装置和相应系统配套设施组成， S E I 负责联合装置界区内的全部工程设计 工作， 整个项目的概算总投资为 3 7 9 1 2 1 万元。乌鲁木齐石化公司 1 Mt ／ a 对二甲苯芳烃工程竣工投产仪式的举行， 标志着 该 项 目由工程建设 阶段正式转入 到开工试生产 。 2 0 1 00 72 1