許德磊，程 瀛，陳 明

（1.廣州機(jī)施建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510725；2.廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030； 3.廣州一建建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510060）

隨著建筑工程結(jié)構(gòu)日益大型化和復(fù)雜化，利用后澆帶技術(shù)消除不均勻沉降、混凝土養(yǎng)護(hù)收縮、整體結(jié)構(gòu)溫度變化等引起的初應(yīng)力［1］，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性［2］，成為了工程施工常用的方法之一［3］。后澆帶一般設(shè)置在梁、板的反彎部位或中間部位［4-5］，這就使梁、板形成了懸臂體系，需要增加支撐體系以保證結(jié)構(gòu)的受力和穩(wěn)定安全［6-8］。傳統(tǒng)的支撐體系一般采用鋼管架模板或碗扣架模板進(jìn)行支撐［9］。改進(jìn)的方案包括獨(dú)立鋼管支撐、構(gòu)造柱支撐等［10］。本文擬以某保障性住房項(xiàng)目地下室頂板后澆帶的施工過(guò)程和力學(xué)分析為例，介紹構(gòu)造柱支撐的施工，為國(guó)內(nèi)外同行提供借鑒。

1 后澆帶施工技術(shù)概述

為應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的不均勻沉降、混凝土養(yǎng)護(hù)收縮和結(jié)構(gòu)的溫度變化，整體結(jié)構(gòu)的施工往往需要相應(yīng)的設(shè)置沉降后澆帶、伸縮后澆帶和溫度后澆帶。

大型建筑物往往由主樓和裙房構(gòu)成。主樓和裙房有明顯的高度差，自重也有很大差異。雖然裙房往往先建造完成，但到沉降穩(wěn)定期時(shí)，主樓的沉降量會(huì)明顯大于裙樓。因此在施工過(guò)程中，需要在主樓和裙樓之間預(yù)留施工縫，待建筑物基礎(chǔ)達(dá)到足夠的硬度之后，再進(jìn)行沉降后澆帶施工，以使主體和裙房形成整體，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

另外，主體結(jié)構(gòu)和裙房的沉降量如果差異過(guò)大，施工過(guò)程中找平過(guò)的標(biāo)高就會(huì)產(chǎn)生差異，影響后澆帶的施工，進(jìn)而影響整樓的整體性。因此，施工人員需要依據(jù)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的情況，仔細(xì)計(jì)算兩部分的沉降情況，適當(dāng)降低裙房標(biāo)高，相對(duì)提升主樓標(biāo)高，以確保沉降后能夠滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，確保施工質(zhì)量。

伸縮后澆帶是為了應(yīng)對(duì)大體積混凝土澆筑后，在養(yǎng)護(hù)期間收縮開(kāi)裂的情況而設(shè)置的?；炷翝仓瓿珊螅B(yǎng)護(hù)期間不斷發(fā)生硬化反應(yīng)，水分逐漸蒸發(fā)，整體體積會(huì)有所縮小。如果混凝土澆筑區(qū)域被完全約束，體積收縮就會(huì)造成很大的初應(yīng)力，嚴(yán)重的就會(huì)產(chǎn)生裂縫。將澆筑區(qū)域用施工縫分隔開(kāi)，混凝土澆筑體至少有一個(gè)方向是自由的，就能避免初應(yīng)力和裂縫的產(chǎn)生。

溫度后澆帶是為了應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)在固化和穩(wěn)定過(guò)程中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。與伸縮后澆帶相似，溫度后澆帶的作用是預(yù)留溫度變形的空間，防止溫度初應(yīng)力的發(fā)生。

后澆帶的施工一般在主體結(jié)構(gòu)充分沉降、澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束、結(jié)構(gòu)溫度基本達(dá)到平衡之后進(jìn)行［11］。需要采用無(wú)伸縮混凝土進(jìn)行施工，混凝土的強(qiáng)度需要合理控制，應(yīng)當(dāng)?shù)韧踔粮哂诤鬂矌蓚?cè)混凝土的強(qiáng)度，以避免新的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生，保持結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性［12］。

2 后澆帶頂板支撐方案

2.1 工程概況

某保障性住房項(xiàng)目，總用地面積為55 264.4 m2，規(guī)劃建設(shè)用地28 899.6 m2。項(xiàng)目總建筑面積131 249.0 m2，其中地上建筑面積103 786.6 m2，計(jì)容建筑面積100 528.1 m2，住宅建筑面積88 083.1 m2，商業(yè)建筑面積355.8 m2，公建配套建筑面積9 523.8 m2，地下建筑面積27 462.4 m2。其中13地塊包括：B1～B3，A4～A6高層住宅及配套公建裙樓（B1棟高75.8 m，B2棟高99 m，B3棟高88.2 m，A4棟高96 m，A5棟高96 m，A6棟高90 m），1棟3層獨(dú)棟肉菜市場(chǎng)，一所18班幼兒園；最高層數(shù)為32層（高99 m）；最大單體面積約35 110 m2。

2.2 頂板后澆帶支撐技術(shù)

高層住宅塔樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室頂板預(yù)設(shè)后澆帶如圖1所示。

圖1 某保障性住房項(xiàng)目地下室頂板預(yù)設(shè)后澆帶

后澆帶總長(zhǎng)度超過(guò)1 600 m。自地下室頂板混凝土澆筑完成至主體施工完成，頂板沉降后澆帶傳統(tǒng)模板支撐體系留置的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)252 d，其中主體結(jié)構(gòu)施工按7 d/層計(jì)算，總共32層需要224 d，后澆帶澆筑施工養(yǎng)護(hù)28 d。在這樣長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)施工時(shí)間內(nèi)，若采用傳統(tǒng)的鋼管架模板或碗扣架模板支撐體系，支撐材料和模板被長(zhǎng)期占用，部分構(gòu)件會(huì)發(fā)生變形、腐爛、銹蝕，造成支撐系統(tǒng)松動(dòng)，影響后澆帶兩邊梁板的受力狀態(tài)。有時(shí)甚至?xí)诤鬂矌c梁板交接處產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的安全和使用。

為解決這些問(wèn)題，本項(xiàng)目采用構(gòu)造柱支撐方案。具體而言，就是在后澆帶兩端梁板懸臂末端設(shè)置構(gòu)造柱支撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的支撐體系。在普通梁板模板安裝及混凝土澆筑時(shí)，同時(shí)進(jìn)行構(gòu)造柱支撐的施工，在梁板及構(gòu)造柱支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，全部拆除模板支撐，由預(yù)設(shè)的混凝土構(gòu)造柱進(jìn)行支撐。

本工程地下室柱最大網(wǎng)間距為8.40 m×7.95 m，結(jié)構(gòu)層高5.2 m，梁0.6 m×1.4 m，板厚0.4 m，經(jīng)過(guò)承載力及穩(wěn)定性驗(yàn)算后，在與后澆帶垂直相交的頂板主次梁和端部及板中設(shè)一根200 mm×200 mm的混凝土構(gòu)造柱獨(dú)立支撐，頂板凈跨度大于5 m時(shí)在其跨中部設(shè)置構(gòu)造柱，后澆帶轉(zhuǎn)角處板懸挑凈長(zhǎng)度大于3 m時(shí)設(shè)置構(gòu)造柱。后澆帶一般布置在1/3處，所以8.40 m方向按1/2取值（構(gòu)造柱按3 m～5 m間隔布置）。該構(gòu)造柱設(shè)置方案通過(guò)編制專(zhuān)項(xiàng)方案并經(jīng)過(guò)審批后實(shí)施。

采用混凝土構(gòu)造柱進(jìn)行頂板后澆帶支撐的優(yōu)點(diǎn)在于：1）避免了傳統(tǒng)模板支撐體系大量占用支撐材料、周轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)、易于腐爛銹蝕的缺陷。2）混凝土構(gòu)造柱經(jīng)濟(jì)實(shí)用，節(jié)約施工成本。3）節(jié)約了地下室的占用空間，整體觀感良好。但是，混凝土構(gòu)造柱作為軸向支撐體系，抗剪能力是其薄弱環(huán)節(jié)。如果在拆除后澆帶內(nèi)及兩側(cè)模板支撐的時(shí)候發(fā)生了碰撞，造成了混凝土構(gòu)造柱的損毀，就會(huì)嚴(yán)重影響支撐效果。因此，一方面，在模板拆除時(shí)應(yīng)特別注意不要碰撞構(gòu)造柱。另外，在構(gòu)造柱支撐時(shí)間內(nèi)，后澆帶所在梁跨不得作為材料堆放、加工場(chǎng)所，嚴(yán)禁將后澆帶所在跨作為大小車(chē)輛通行通道。

3 后澆帶構(gòu)造柱承載力和變形分析

3.1 承載力分析

在后澆帶構(gòu)造柱承載力計(jì)算中，取跨中4.9 m，懸挑5.12 m，板厚0.4 m，梁截面0.6 m×1.4 m，加腋截面0.4×1.6/2，構(gòu)造柱所承受的荷載可以按下式計(jì)算：

N1=（5.12×4.90×0.4+1.0×0.6×5.12+0.4×1.6/2）m3×25 kN/m3（梁板加腋自重）+5.12 m×4.9 m×2 m3（均布活荷載）=385.98 kN。

構(gòu)造柱混凝土等級(jí)C35，fc=16.7 N/mm2，截面面積為Ac=b×h=200×200=40 000 mm2，構(gòu)造柱計(jì)算長(zhǎng)度h=4.8 m，λ=l0/b=24，查表得φ=0.65，配筋為4φ128＠200。

構(gòu)造柱承載力Ncu=0.9φ（fc Ac+fy As）=0.9×0.65×（16.7×40 000+360×452.39）=486.05＞N2=385.98 kN。滿(mǎn)足承載力要求。

由于荷載未達(dá)到C35混凝土強(qiáng)度的破壞條件，因此不考慮進(jìn)行承載力破壞驗(yàn)算。

3.2 變形分析

采用MIDASGEN軟件，對(duì)地下室頂板中一個(gè)較大的五跨梁作為計(jì)算單元，其中構(gòu)造柱截面200 mm×200 mm，板厚400 mm，梁截面0.5 m×1.4 m。圖2是所選部分的施工圖。

圖2 計(jì)算單元施工圖

圖3，圖4分別是后澆帶澆筑前和澆筑后的有限元模型。

圖3 后澆帶澆筑前的有限元模型

圖4 后澆帶澆筑后的有限元模型

考慮均布施工活荷載2 kN/m2，荷載組合為1.35×恒荷載+1.4×（0.7）×活荷載。經(jīng)分析計(jì)算，在后澆帶施工前，最不利荷載組合下，梁板的最大豎向位移為0.482 mm，梁?jiǎn)卧畲髴?yīng)力2.17 MPa，板單元最大應(yīng)力0.837 MPa。后澆帶施工后，最大豎向位移0.288 mm（見(jiàn)圖5），梁?jiǎn)卧畲髴?yīng)力1.927 MPa，板單元最大應(yīng)力0.835 MPa（見(jiàn)圖6）。

圖5 后澆帶施工后變形圖

圖6 后澆帶施工后板單元應(yīng)力分布

從分析結(jié)果可以看出，采用后澆帶構(gòu)造柱支撐時(shí)，結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力都滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度需求。后澆帶澆筑后，梁?jiǎn)卧淖畲髴?yīng)力值減小，表明后澆帶的澆筑有利于結(jié)構(gòu)的整體受力和穩(wěn)定性的增強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

后澆帶技術(shù)是工程施工用以消除不均勻沉降、混凝土養(yǎng)護(hù)收縮、整體結(jié)構(gòu)溫度變化等引起的初應(yīng)力的主要方法之一。傳統(tǒng)的鋼管架模板或碗扣架模板存在支撐材料和模板被長(zhǎng)期占用，部分構(gòu)件會(huì)發(fā)生變形、腐爛、銹蝕，造成支撐系統(tǒng)松動(dòng)，影響后澆帶兩邊梁板的受力狀態(tài)等缺點(diǎn)。針對(duì)所施工工程的具體情況，采用了混凝土構(gòu)造柱支撐方案。承載力分析和梁板結(jié)構(gòu)變形分析表明，采用混凝土構(gòu)造柱可以有效實(shí)現(xiàn)后澆帶兩側(cè)梁板的支撐，保證后澆帶施工和養(yǎng)護(hù)過(guò)程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。