【摘要】軟土地區(qū)的高層建筑大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性，而軟土本身含水量高、壓縮性大、承載能力低的特性給這類建筑的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工帶來了諸多困難。在施工中，大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)地基沉降、裂縫等問題，這些問題的存在增加了施工難度。文章結(jié)合工程實例展開研究，針對項目的基本情況進(jìn)行概述，明確了施工過程中的重難點，針對這些重難點提出了專門的解決方案，介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、材料選擇、配筋方法以及裂縫控制策略，并且通過具體的項目深入分析模板工程、混凝土澆筑等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)要點。這一研究成果可為軟土地區(qū)高層建筑施工提供具有實踐價值的參考，有助于提高軟土地區(qū)高層建筑施工的安全性。

【關(guān)鍵詞】軟土地區(qū)；高層建筑；大體積混凝土；框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

【中圖分類號】TU755 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）02-0131-03

0 引言

在軟土地區(qū)開展高層建筑建設(shè)時，大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用，但在施工期間常常會出現(xiàn)裂縫、不均勻沉降等問題。因此，施工的各個方面需要充分考慮如何應(yīng)對軟土帶來的不良影響，從結(jié)構(gòu)選型，到材料選用，再到基礎(chǔ)設(shè)計，直至上部結(jié)構(gòu)施工，各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣、相互影響，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能影響整個高層建筑建設(shè)的質(zhì)量與安全?；诖?，本文旨在針對存在的問題提出有效的解決方案，為軟土地區(qū)高層建筑建設(shè)提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 工程概況

1.1 項目基本情況

本項目為位于軟土地區(qū)的某高層商業(yè)建筑，總建筑面積為50 000 m2，建筑總高度為150 m，地上35層，地下3層。該建筑采用大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，框架柱的最大截面尺寸為1 500 mm×1 500 mm，框架梁的最大截面尺寸為700 mm×1 200 mm?；A(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為3 000 mm，混凝土強(qiáng)度等級為C45，整個筏板基礎(chǔ)的混凝土澆筑量達(dá)到8 000 m3。大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載以及水平風(fēng)荷載和地震作用。在設(shè)計時，按照抗震設(shè)防烈度7度進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，設(shè)計基本地震加速度為0.15g，場地類別為Ⅱ類場地。

1.2 施工重難點

1）軟土地基處理。軟土地區(qū)的地基承載力較低，本項目軟土的地基承載力特征值經(jīng)勘察測定為70 kPa，而高層建筑的筏板基礎(chǔ)對地基承載力要求較高。為滿足設(shè)計要求，應(yīng)對軟土地基進(jìn)行處理[1]。因此，采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基，樁徑為600 mm，樁長為20 m，樁間距為1.5 m。在施工過程中，要嚴(yán)格控制樁身質(zhì)量和樁位偏差，樁位偏差不得超過50 mm，以確保復(fù)合地基的處理效果，使處理后的地基承載力提高到300 kPa以上。

2）大體積混凝土裂縫控制。大體積混凝土在澆筑過程中由于水泥水化熱的釋放，會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。本項目中筏板基礎(chǔ)的混凝土澆筑量較大，混凝土內(nèi)部最高溫度約為75 ℃ ，而混凝土表面溫度受環(huán)境影響可能在20～30 ℃之間，較大溫度差極容易引起裂縫。為控制裂縫，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計時，采用低熱水泥并將水泥用量控制在300 kg/m3以內(nèi)，摻入25%粉煤灰和15%礦粉。在施工過程中，設(shè)置了4層冷卻水管，冷卻水管管徑為50 mm，間距為1.8 m，通過循環(huán)冷卻水降低混凝土內(nèi)部溫度，確保其內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi)。

3）混凝土澆筑與振搗。由于框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點處鋼筋密集，本項目框架柱縱筋最大配筋率達(dá)到了3.5%，框架梁的箍筋間距最小為100 mm，這給混凝土的澆筑和振搗帶來了很大困難。因此，澆筑時采用分層澆筑，每層厚度控制在400 mm以內(nèi)，使用直徑為35 mm的振搗棒進(jìn)行振搗，振搗棒要快插慢拔，振搗間距控制在300～400 mm，確?；炷琳駬v密實，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。

2 大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計施工要點

2.1 設(shè)計要點

1）結(jié)構(gòu)選型布局。在軟土地區(qū)進(jìn)行高層建筑大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)選型要綜合考慮建筑功能、場地條件和抗震要求等因素[2]。本項目采用框架結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)框架結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理，合理確定梁高與跨度的比例關(guān)系。在布局方面，柱網(wǎng)布置盡量規(guī)則，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。柱距根據(jù)建筑功能要求和經(jīng)濟(jì)合理性確定為8～10 m，這樣既能滿足商業(yè)空間的使用要求，又能使框架梁、柱的受力較為合理。同時，考慮到軟土地基不均勻沉降特性，在結(jié)構(gòu)平面上設(shè)置了適量的伸縮縫，間距為50～60 m，將建筑結(jié)構(gòu)劃分為若干個相對獨立的結(jié)構(gòu)單元，減少不均勻沉降對結(jié)構(gòu)的不利影響。

2）材料選用?；炷敛牧系倪x擇對大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)至關(guān)重要?；诮Y(jié)構(gòu)的承載能力要求和耐久性考慮，本項目筏板基礎(chǔ)及框架柱、梁采用C45強(qiáng)度等級混凝土。C45混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度，能夠滿足高層建筑豎向荷載和水平荷載作用下的受力要求[3]。

對于鋼材的選用，框架柱縱筋采用HRB400級鋼筋，其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400 MPa，這種鋼筋具有良好的延性和較高的強(qiáng)度，能夠有效地承擔(dān)柱中的軸向壓力和彎矩?？蚣芰嚎v筋同樣采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HPB300級鋼筋，HPB300級鋼筋具有較好的可塑性，便于加工成箍筋形狀，保證框架梁的抗剪能力。

3） 配筋設(shè)計?？蚣苤浣钤O(shè)計根據(jù)柱的軸力、彎矩和剪力計算確定。本項目中，對于最大截面尺寸為1 500 mm×1 500 mm的框架柱，在考慮地震作用組合下，柱縱筋配筋率應(yīng)控制在2%～3.5%之間。角部縱筋直徑采用較大規(guī)格，以增強(qiáng)柱角部的承載能力和對混凝土的約束作用。中部縱筋直徑稍小，這樣既能滿足受力要求，又能保證鋼筋的合理布置。箍筋采用復(fù)合箍形式，箍筋間距在柱根部加密區(qū)為100 mm，非加密區(qū)為200 mm，加密區(qū)高度為柱凈高的1/6、柱長邊尺寸和500 mm中的最大值，以提高柱在地震作用下的延性。根據(jù)柱截面尺寸和鋼筋間距，精確計算每個箍筋的長度和彎鉤長度。在加工過程中，確保箍筋的彎鉤角度為135°，彎鉤平直段長度為10 d（d為箍筋直徑）。在本項目中，采用直徑為10 mm的箍筋，彎鉤平直段長度應(yīng)為100 mm。在箍筋上設(shè)置定位卡，以保證在安裝過程中箍筋間距的準(zhǔn)確性。對于最大截面尺寸為700 mm×1 200 mm的框架梁，梁頂縱筋配筋率控制在1.5%～2.5%之間，梁底縱筋配筋率控制在1%～2%之間。梁端箍筋加密區(qū)長度為梁高的1.5倍，箍筋間距為100 mm，以增強(qiáng)梁端的抗剪能力，防止在地震作用下梁端發(fā)生脆性破壞。

2.2 施工要點

1） 模板工程。模板的選型和設(shè)計直接影響大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量和尺寸精度。本項目框架柱采用定型鋼模板，鋼模板具有強(qiáng)度高、周轉(zhuǎn)率高的優(yōu)點，能夠保證柱的截面尺寸準(zhǔn)確無誤。鋼模板的面板厚度為5 mm，背楞采用槽鋼，間距為300～400 mm，通過直徑為16 mm的對拉螺栓固定，間距為500～600 mm?？蚣芰耗０宀捎媚z合板模板，梁底模板支撐采用滿堂腳手架體系[4]。梁底模板厚度為18 mm，梁側(cè)模板采用15 mm厚膠合板，側(cè)模通過木方背楞固定，木方規(guī)格為50 mm×100 mm，間距為200～300 mm。為防止梁側(cè)模板在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)變形，在梁高超過800 mm時，設(shè)置直徑為14 mm的對拉螺栓，間距為600～800 mm。

2） 澆筑施工。大體積混凝土澆筑施工是確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其立面模型見圖1。

本項目筏板基礎(chǔ)采用分層分段連續(xù)澆筑法，將筏板基礎(chǔ)按照后澆帶劃分成若干個澆筑區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)再分層澆筑[5]。分層厚度控制在400 mm以內(nèi)，以保證混凝土在澆筑過程中能夠充分散熱，減少水泥水化熱的積聚。大體積混凝土澆筑施工情況見表1。

在混凝土澆筑過程中，要保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性，避免出現(xiàn)冷縫。為此，本項目采用了多臺混凝土輸送泵同時供應(yīng)混凝土，每臺輸送泵的輸送能力為30～40 m3/h，確保混凝土的澆筑速度滿足施工要求。

3） 養(yǎng)護(hù)施工。項目在混凝土澆筑完畢后，立即采用塑料薄膜和保溫棉被進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。在混凝土初凝后，開始進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，時間不少于14 d。其間要保證混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)，通過在混凝土內(nèi)部和表面設(shè)置溫度傳感器，實時監(jiān)測混凝土的溫度變化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差接近25 ℃時，及時調(diào)整保溫措施，如增加或減少保溫棉被的厚度，防止混凝土因溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。配筋設(shè)計中，底層柱縱筋24根直徑25 mm的HRB400鋼筋，配筋率1.3%，梁底縱筋6根直徑22 mm、頂縱筋4根直徑20 mm的HRB400鋼筋，配筋率1.0%左右。工程中裂縫控制，通過把水泥用量控制在300～350 kg/m3、粉煤灰摻量20%～30%、礦渣粉摻量15%～20%及膨脹劑摻量8%～12%等措施預(yù)防。施工時，木模板厚18 mm，柱模板加固對拉螺栓間距500 mm、柱箍間距400 mm，澆筑每層厚300～500 mm，振搗間距300～400 mm，時間15～30 s。此施工方案設(shè)計和措施均合理，能夠有效保證大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。

3 質(zhì)量控制

1）全流程質(zhì)量管理策略包括以下幾點。①組建由結(jié)構(gòu)工程師、施工專家等組成的專業(yè)質(zhì)量管理團(tuán)隊，深入分析地質(zhì)條件與項目結(jié)構(gòu)特點，并制定詳盡的質(zhì)量目標(biāo)與計劃，明確各階段、各工序的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格篩選原材料供應(yīng)商，確保從源頭把控質(zhì)量；②嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度，即自檢、互檢和專檢，確保施工過程中的每一個環(huán)節(jié)都符合設(shè)計要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。特別關(guān)注鋼筋綁扎、混凝土澆筑和模板安裝等關(guān)鍵工序，通過實時檢測和調(diào)整，確保施工質(zhì)量；③依據(jù)設(shè)計文件和質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，對大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查。對混凝土強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尺寸偏差和外觀質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格評估，對不符合質(zhì)量要求的部位及時進(jìn)行整改，確保最終產(chǎn)品符合驗收標(biāo)準(zhǔn)。

2） 質(zhì)量通病防治措施包括以下幾點。①優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計、降低水灰比、進(jìn)行2次抹面以及在應(yīng)力集中部位設(shè)置抗裂鋼筋網(wǎng)片等措施。在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)避免混凝土表面受到急劇的溫度變化影響，如避免陽光直射和冷風(fēng)直吹；②針對鋼筋錨固長度不足和鋼筋焊接質(zhì)量問題，加強(qiáng)施工前的技術(shù)交底，在焊接前進(jìn)行試焊，合格后方可正式施焊。對焊接接頭進(jìn)行外觀檢查，要求焊縫飽滿、無夾渣、無氣孔，同時按規(guī)定進(jìn)行抽樣送檢，保證焊接質(zhì)量；③針對模板拼縫不嚴(yán)和模板變形等問題，采取密封模板拼縫、設(shè)置定位銷防止錯臺以及在滿堂腳手架立桿頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)頂托等措施。

實施全流程質(zhì)量管理策略和質(zhì)量通病防治措施后，大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到了有效控制，整體結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和使用功能得到了可靠保障。

4 結(jié)語

針對軟土地區(qū)高層建筑大體積混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工，本研究解決了地基處理、裂縫控制、混凝土澆筑與振搗以及模板支撐體系等關(guān)鍵施工難點。通過采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基、低熱水泥及冷卻水管降溫等措施，有效控制了混凝土裂縫的產(chǎn)生。通過分層澆筑與振搗、定型鋼模板與膠合板模板的結(jié)合使用，確保了施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡介]韓洧（1989—），男，重慶人，本科，高級工程師，研究方向：建筑工程。