超長混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶技術(shù)應(yīng)用缺陷

王運懷

摘? ? 要：后澆帶施工技術(shù)有著經(jīng)濟(jì)適用、控制原理清晰等優(yōu)點，近年來，在鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。在超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員為了建筑外觀效果、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等原因，大量采用后澆帶技術(shù)控制結(jié)構(gòu)伸縮應(yīng)力，前期效果較好，后期仍會出現(xiàn)大量問題。

關(guān)鍵詞：后澆帶;超長混凝土結(jié)構(gòu);應(yīng)力集中

1? 前言

后澆帶是建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中一種新興施工技術(shù)，其有著經(jīng)濟(jì)實效、控制原理清晰等優(yōu)點，近年來，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。后澆帶是建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于自身收縮不均或沉降不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，按照設(shè)計或施工規(guī)范要求，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應(yīng)位置留設(shè)的臨時施工縫，主要分為沉降后澆帶、膨脹后澆帶。其設(shè)計原理就是前期將大部分的約束應(yīng)力釋放，后期用膨脹混凝土填縫以抗衡殘余應(yīng)力。因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受溫度變化影響易產(chǎn)生熱脹冷縮，會在結(jié)構(gòu)薄弱處產(chǎn)生裂縫，通常設(shè)計人員會在結(jié)構(gòu)長度超過一定范圍時進(jìn)行抗裂設(shè)計，傳統(tǒng)上多采用設(shè)置建筑伸縮縫。伸縮縫寬度為20mm～30mm，結(jié)合抗震縫設(shè)置要求，一般設(shè)置寬度會達(dá)到120mm～220mm，縫兩側(cè)設(shè)計雙柱、雙梁，縫中間則采用建筑處理，與后澆帶技術(shù)比起來，既不經(jīng)濟(jì)，又不美觀。隨著建筑施工技術(shù)的發(fā)展，目前上述伸縮縫大量被后澆帶取代，尤其是在長度接接近規(guī)范設(shè)置伸縮縫的限值的混凝土結(jié)構(gòu)中大量采用，既節(jié)約造價，建筑立面又美觀（立面沒有縫），但是，后澆帶設(shè)置在鋼筋混凝土屋面上有很大缺陷。

根據(jù)筆者多年施工現(xiàn)場經(jīng)驗，大尺度地下室頂板、超長屋面設(shè)置后澆帶，在后澆帶澆筑后期，結(jié)構(gòu)板常易出現(xiàn)大量裂縫，不僅如此，超長建筑頂層縱墻接近山墻處填充墻也會出現(xiàn)大量裂縫，以上裂縫后期處理起來非常困難。案例一，一個近3萬平方米的車庫地下室，頂板覆土1.2米，地下室周邊外墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)為框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸為8000×8000mm，結(jié)構(gòu)高度4200mm。因地下室有防水要求，凡涉及沉降、伸縮變形的均設(shè)置后澆帶進(jìn)行處理。整個地下室結(jié)構(gòu)完成，拆除模板后前2個月，未見結(jié)構(gòu)異常，2個月后部分現(xiàn)澆板出現(xiàn)平行于后澆帶的裂縫，數(shù)量較少。后澆帶澆筑后，結(jié)構(gòu)板出現(xiàn)較多平行于后澆帶的裂縫，板角處也出現(xiàn)45度的斜裂縫，且裂縫均為穿透性裂縫。案例二，占地面積3000平方米，長度50米，寬20米的五層廠房，屋面結(jié)構(gòu)模板拆除后，未見異常。按設(shè)計規(guī)定時限屋面結(jié)構(gòu)完成2個月后將后澆帶澆筑后，屋面現(xiàn)澆板出現(xiàn)大量平行于后澆帶的裂縫，板角與柱相接處出現(xiàn)45度裂縫。廠房屋面、裝修完成后，縱墻與兩端山墻相接處填充墻出現(xiàn)大量45度斜裂縫，且呈對稱狀。究其原因，主要有以下幾種：一、板角斜裂縫產(chǎn)生，主要由于現(xiàn)澆板較薄，一般設(shè)計為120mm厚，板角周邊為厚度較大的梁、柱，剛度突變產(chǎn)生裂縫;二、后澆帶澆筑后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)熱脹冷縮，結(jié)構(gòu)變形無法釋放，變形量累積超過結(jié)構(gòu)約束力，在薄弱處形成裂縫，如屋面現(xiàn)澆板平行于后澆帶的裂縫、縱墻接近山墻處填充墻斜裂縫都是此類。

為了抵抗結(jié)構(gòu)熱脹冷縮變形，設(shè)計應(yīng)優(yōu)先采用分縫設(shè)計，即設(shè)計建筑變形縫。為了消除熱脹冷縮變形影響，采用后澆帶取代建筑變形縫設(shè)計做法不可取。后澆帶其實質(zhì)上是一種臨時施工縫技術(shù)，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度前，確可有效消除混凝土溫度、收縮變形應(yīng)力，但后澆帶澆筑后，超長結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力仍然會隨時產(chǎn)生，減少甚至消失的是混凝土收縮變形應(yīng)力，這種溫度應(yīng)力得不到釋放，累積后會產(chǎn)生很強(qiáng)效果，結(jié)構(gòu)越長，累積應(yīng)力越大，屋面結(jié)構(gòu)室內(nèi)、外溫差越大，溫度應(yīng)力越大，最后會在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)薄弱處開裂。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010（2015版）》鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫設(shè)置的最大間距：（1）現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，室內(nèi)或土中55m，露天35m;（2）現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，室內(nèi)或土中45m，露天30m。室內(nèi)或土中環(huán)境與露天環(huán)境對比，其可設(shè)伸縮縫最大間距差距達(dá)15～20m。屋面施工過程中，如屋面未及時進(jìn)行保溫處理，或未設(shè)計保溫層，或保溫效果不好，那么工況就近似露天環(huán)境，但是，一般設(shè)計都將這種環(huán)境等同于其他樓層處理，即室內(nèi)環(huán)境。由此可見，40～50m混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)置后澆帶而產(chǎn)生大量的裂縫就不足為奇了。非荷載因素被低估，而目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力研究未有較大進(jìn)展，設(shè)計人員控制溫度應(yīng)力一般也進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計，未有量化分析。

鑒于超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)置后澆的缺點，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行規(guī)避。對于可設(shè)建筑伸縮縫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，優(yōu)先選用設(shè)置伸縮縫?？紤]是否設(shè)計伸縮縫時，應(yīng)綜合考慮地區(qū)氣溫、天氣干燥程度等因素，合理確定設(shè)置伸縮縫的建筑長度。對于不便于設(shè)置伸縮縫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可從以下幾個方面進(jìn)行控制：（1）設(shè)置屋面后澆帶的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行屋面、外墻保溫設(shè)計，防止結(jié)構(gòu)因內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力集中，進(jìn)而造成屋面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、建筑填充墻開裂破壞;（2）屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮溫度應(yīng)力影響，進(jìn)行相關(guān)構(gòu)造設(shè)計，尤其是易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位;（3）屋面后澆帶混凝土澆筑時間不應(yīng)早于設(shè)計規(guī)定的時間;（4）屋面后澆帶混凝土澆筑時間盡量選擇避開溫度高、溫差大的季節(jié);（5）屋面后澆帶一旦完成，應(yīng)及時完成屋面保溫層施工，應(yīng)堅決杜絕后澆帶澆筑后長時間放著暴曬。（6）超長結(jié)構(gòu)填充墻施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計、規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁等二次結(jié)構(gòu)，不應(yīng)為了降低造價擅自減少構(gòu)造柱等二次構(gòu)件。對于大尺度的地下室結(jié)構(gòu)，因防水需要，只能設(shè)置后澆帶，其后澆帶的處理除同上述屋面結(jié)構(gòu)外，施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)管理，杜絕在地下室頂板結(jié)構(gòu)上大量集中堆放建筑材料，更應(yīng)禁止混凝土輸送車等重載車在上行走。

2? 結(jié)束語

超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)優(yōu)先選擇建筑變形縫設(shè)計，必須采用后澆帶施工技術(shù)取代建筑變形縫的，應(yīng)本著全面考慮荷載因素及溫度、天氣干燥等非荷載因素，本著“抗、放”結(jié)合的設(shè)計、施工原理進(jìn)行有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐有鄰，顧祥林.混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理（第二版），中國建筑工業(yè)出版社出版.

[2] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].中國建筑工業(yè)出版社出版.