后浇带封堵前对结构的影响

发表时间:2019/6/13   来源:《防护工程》2019年第5期   作者:邵苗根
[导读] 通过对设置后浇带前后的结构在不同不利荷载作用下各跨内力系数对比分析,提出设计解决方法和施工中应对措施。
浙江中泰建设工程有限公司  浙江绍兴  312300
  摘要:现行结构设计把设置后浇带作为解决结构变形和沉降的主要方法之一,并采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE2010版进行整体计算,现行设计和施工规范未提及后浇带封堵前结构受力情况可能发生变化。通过对设置后浇带前后,在各种不利荷载作用下,结构各跨内力系数对比分析,发现结构内力系数和设计计算不一致,个别内力系数变化较大,会对结构产生不利影响,可能超过结构的极限荷载。结合施工实际,通过对设置后浇带前后的结构在不同不利荷载作用下各跨内力系数对比分析,提出设计解决方法和施工中应对措施。
  关键字:结构设计;后浇带;内力系数;解决方法;应对措施
  Influence on Architectural Structure Before Sealing Post-Poured Strips
  Shao Miaogen
  Zhejiang Zhongtai Construction co. LTD  Shaoxing, Zhejiang  312300
  Abstract: Setting post-poured strip is one of the main solutions to structural deformation and precipitation in modern architectural design, which is calculated by multi-floor and high-floor building structure analysis authorized by China Academy of Building Research and designed by one software SATWE2010. However, the current design and constructionSpecifications are not included possible changes of the force situation before sealing post-poured strips. Through thecomparison and analysis of the internal force coefficients under various unfavorable loads (before and after settingpost-poured strips), it is found that the internal force coefficient of the structure is not consistent with the design calculation. What’s more, some internal force coefficients change exceptionally, which will adversely affect thestructure, even overloaded. In this essay, the author will compare and analyze the internal force coefficients under various unfavorable loads (before and after setting post-poured strips) and put forward efficient design and solutions.
  Keywords: Architectural design, post-poured strip, internal force coefficients, measures and solutions
  
  
  0、 引言
  《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第12.2.3条规定:高层建筑地下室不宜设置变形缝。当地下室长度超过伸缩缝最大间距时,可考虑利用混凝土后期强度,降低水泥用量;也可每隔30M~40M设置贯通顶板、底部及墙板的施工后浇带。《高层建筑箱型与筏形基础技术规范》JGJ6-2011第6.6.2条规定基础长度超过40M时,宜设置施工缝。《建筑地基设计规范》GB5007-2011第8.4.15条规定当高层建筑与相邻的裙房之间不设置沉降缝时宜在裙房一侧设置后浇带。《地下工程防水技术规范》GB50108-2008第5.1.2规定:用于伸缩的变形缝宜不设或少设,可根据不同的工程结构类别及工程地质情况采用诱导缝、加强带、后浇带等替代措施;并在第5.2整节规定了后浇带做法。从现行规范可以看到,高层建筑为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均、沉降不均可能产生的有害裂缝,设置后浇带是工程最佳选择。现行结构设计采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE2010版进行整体计算,但未对后浇带封堵前结构受力情况进行验算,在施工过程中,存在结构受力情况的变化。本文通过对设置后浇带前后结构内力系数的对比分析,发现后浇带设置后,后浇带旁跨结构内力系数变化较大,对结构产生不利影响。
  1、设置后浇带前后结构的内力系数对比分析
  为了简化内力系数分析,以等截面等跨连续梁(板)和支座简支均布荷载为例。不设后浇带前,根据《建筑结构静力计算实用手册》
  (第二版)可以查到三至五跨等截面连续梁(板)的内力系数。设置后浇带后,后浇带设置在结构跨1/3处,不考虑后浇带宽度,分析根据结构1/3作为断点,二边分别悬挑1/3和2/3结构跨,根据中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE2010版进行整体计算得到设置后浇带后各跨的内力系数。
  1.1 三跨等截面连续简支梁(板)内力系数对比分析
  三跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如1.1.2和1.1.4所示,在AB和CD设后浇带后荷载图如1.1.3和1.1.5所示。从表1中可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的1.72倍,支座弯矩MC是原来的1.11倍,支座C柱轴力是原来的1.06倍;当在AB和CD跨同时设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的2.76倍,支座弯矩MC是原来的0.56倍,支座C柱轴力是原来的0.76倍;其他内力系数不一一比较。
  表1 三跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后的内力系数
  Chat 1 The internal force coefficients of the three-span continuously beam (plate) before/after setting post-poured strip
  
  1.2 四跨等截面连续简支梁内力系数对比分析
  四跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如1.2.2和1.2.4所示,在AB和DE设后浇带后荷载图如1.2.3和1.2.5所示。从表2中可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的1.56倍,支座弯矩MC是原来的1.08倍,支座C柱轴力是原来的1.09倍;当在AB、和DE跨同时设置后浇带后跨内最大弯矩M2、M3是原来的1.36倍,支座弯矩MC是原来的1.23倍,支座C柱轴力是原来的1.09倍;其他内力系数比原来小不一一比较。
  表2 四跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后的内力系数
  Chat 2 The internal force coefficients of the four-span continuously beam (plate) before/after setting post-poured strip
  
 
  通过对三~五跨等截面连续简支梁设置后浇带前后内力系数对比分析可以看到:单面设置后浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2分别是原来的1.72、1.56、1.58倍,支座弯矩MC分别是原来的1.11、1.08、1.16倍,支座C柱轴力是原来的1.06、1.09、1.08倍;双面设置后浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2分别是原来的2.76、1.36、1.60倍,支座弯矩MC分别是原来的0.56、1.23、1.13,支座C柱轴力是原来的0.76、1.09、1.08倍。设置浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2要大于原设计安全系数,结构有可能破坏。
  2、设置后浇带前后结构受外力作用时的内力系数对比分析
  为了简化内力系数分析,以等截面等跨连续梁(板)和支座简支均布荷载为例。不设后浇带前,根据《建筑结构静力计算实用手册》(第二版)可以查到三至五跨等截面连续梁(板)的内力系数。设置后浇带后,后浇带设置在结构跨1/3处,不考虑后浇带宽度,分析根据结构1/3作为断点,二边分别悬挑1/3和2/3结构跨,也可根据建筑结构静力计算实用手册》(第二版)可以查到三至五跨等截面连续梁(板)的内力系数。悬挑2/3和1/3结构跨内力一样,合并在悬挑1/3结构跨进行分析,这里不一一分析。
  2.1、三跨等截面连续简支梁(板)受外力作用时内力系数对比分析
  三跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如2.1.2所示,在AB和CD设后浇带后荷载图如2.1.3所示。从表4中
  可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的2.80倍,支座弯矩MC是原来的1.25倍,支座C柱轴力是原来的1.14倍;当在AB和CD跨同时设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的5.00倍,支座弯矩MC是原来的0倍,支座C柱轴力是原来的0.45倍;其他内力系数不一一比较。
  表4 三跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后受外力作用时内力系数
  Chat 4 The internal force coefficients of the three-span continuously beam (plate) under external force before/after setting post-poured strip
  
  四跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如2.2.2所示,在AB和DE设后浇带后荷载图如2.2.3所示。从表5可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的2.22倍,支座弯矩MC是原来的1.41倍,支座C柱轴力是原来的1.19倍;当在AB、和DE跨同时设置后浇带后跨内最大弯矩M2、M3是原来的1.94倍,支座弯矩MC是原来的1.58倍,支座C柱轴力是原来的1.76倍;其他内力系数不一一比较。
  2.3、五跨等截面连续简支梁(板)受外力作用时内力系数对比分析
  表6 五跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后受外力作用时内力系数
  Chat 6 The internal force coefficients of the five-span continuously beam (plate) under external force before/after setting post-poured strip
  
  五跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如2.3.2所示,在AB和DE设后浇带后荷载图如2.3.3所示。从表6中可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的2.33倍,支座弯矩MC是原来的1.35倍,支座C柱轴力是原来的1.17倍;当在AB、和DE跨同时设置后浇带后跨内最大弯矩M2、M3是原来的2.42倍,支座弯矩MC是原来的1.27倍,支座C柱轴力是原来的1.13倍;其他内力系数不一一比较。
  通过对三~五跨等截面连续简支梁设置后浇带前后结构受外力作用时的内力系数对比分析可以看到:单面设置后浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2分别是原来的2.80、2.22、2.33倍,支座弯矩MC分别是原来的1.25、1.41、1.35倍,支座C柱轴力是原来的1.14、1.19、1.17倍;双面设置后浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2分别是原来的5.00、1.94、2.42倍,支座弯矩MC分别是原来的0.00、1.58、1.27,支座C柱轴力是原来的0.45、1.35、1.13倍。设置浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2、MC要大于原设计安全系数,结构有可能破坏。
  3、设置后浇带前后旁跨在均布荷载作用时的内力系数对比分析
  从以上设置后浇带前后结构内力系数对比来看,后浇带旁跨的结构内力系数影响最大,当后浇带前后旁跨在均布荷载作用时,是结构最不利的荷载组合,为了简化内力系数分析,以等截面等跨连续梁(板)和支座简支均布荷载为例。设置后浇带前后,根据《建筑结构静力计算实用手册》(第二版)可以查到三至五跨等截面连续梁(板)的内力系数。设置后浇带后,后浇带设置在结构跨1/3处,不考虑后浇带宽度,分析根据结构1/3作为断点,二边分别悬挑1/3和2/3结构跨,因施工对后浇带采取支护措施,悬挑2/3和1/3结构跨内力可一样考虑,合并在悬挑1/3结构跨。
  3.1、三跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后旁跨在均布荷载作用时的内力系数对比分析
  三跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如3.1.2所示,在AB和CD设后浇带后荷载图如3.1.3所示。从表中可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的1.25倍,支座弯矩MC是原来的1.26倍,支座C柱轴力是原来的1.14倍;当在AB和CD跨同时设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的1.67倍,支座弯矩MC是原来的0.00倍,支座C柱轴力是原来的0.90倍;其他内力系数不一一比较。
  表7 三跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后旁跨在均布荷载作用时的内力系数
  Chat 7 The internal force coefficients of the three-span continuously beam (plate) under uniformly distributed load before/after setting post-poured strip
  
  3.2、四跨等截面连续简支梁(板)旁跨在均布荷载作用时的内力系数对比分析
  四跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如3.2.2所示,在AB和DE设后浇带后荷载图如3.2.3所示。从表8中
  可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的1.32倍,支座弯矩MC是原来的1.24倍,支座C柱轴力是原来的1.10倍;当在AB、和DE跨同时设置后浇带后跨内最大弯矩M2是原来的1.35倍,支座弯矩MC是原来的1.17倍,支座C柱轴力是原来的1.06倍;其他内力系数不一一比较。
  表8 四跨等截面连续简支梁(板)设置后浇带前后旁跨在均布荷载作用时的内力系数
  Chat 8 The internal force coefficients of the four-span continuously beam (plate) under uniformly distributed load before/after setting post-poured strip
  

  五跨等截面连续简支梁(板)在AB跨设置后浇带后,荷载图如3.3.2所示,在AB和DE设后浇带后荷载图如3.3.3所示。从表9可以看出,当在AB跨设置后浇带后,跨内最大弯矩M2是原来的1.27倍,支座弯矩MC是原来的1.35倍,支座C柱轴力是原来的1.17倍;当在AB、和DE跨同时设置后浇带后跨内最大弯矩M2是原来的1.27倍,支座弯矩MC是原来的1.35倍,支座C柱轴力是原来的1.13倍;其他内力系数不一一比较。
  通过对三~五跨等截面连续简支梁设置后浇带旁跨在均布荷载作用时的内力系数对比分析可以看到:单面设置后浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2分别是原来的1.25、1.32、1.27倍,支座弯矩MC分别是原来的1.26、1.24、1.35倍,支座C柱轴力是原来的1.14、1.10、1.17倍;双面设置后浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2分别是原来的1.67、1.35、1.27倍,支座弯矩MC分别是原来的1.26、1.17、1.35,支座C柱轴力是原来的0.45、1.06、1.13倍。设置浇带后断跨旁的跨内弯矩系数M2、MC部分大于原设计安全系数。
  4、设置后浇带后施工过程中荷载分析
  在施工过程中,常常会发生在后浇带封堵前,各类不利的荷载情况,如主楼砌体施工,地下室顶板的混凝土、钢筋等车辆荷载作用,对各种不利因素进行分析。
  4.1、设置后浇带后主楼的荷载分析
  4.1.1、当后浇带封堵前主楼砌体时,常常把砌体先搬到楼层内,这样会对板产生较大的荷载作用。当砌体较多时,有可能活荷载超过设计允许荷载,加上楼板在后浇带旁跨的内力系数变化(见表4~表6),M2有可能超过板结构的极限荷载,使板底开裂和板面四周开八字裂缝。
  4.1.2、当后浇带封堵前主楼梁砌体完成后,梁在后浇带旁跨的设计荷载虽没变化,由于后浇带旁跨的内力系数变化(如表4~表6),梁结构有可能超过设计荷载,使梁底开裂。
  4.2、设置后浇带后地下室顶板的荷载分析
  4.2.1、地下室顶板主要施工通道,在混凝土、钢筋等重车作用下,梁、板在后浇带旁跨的荷载内力系数变化(见表7~表9)有可能超过设计极限荷载,如施工措施不到位,有可能使梁、板底开裂。
  4.2.2、地下室顶板在景观先行时,虽然荷载符合设计要求,但梁、板在后浇带旁跨的荷载因内力系数变化(见表4~表6),梁板有可能超过设计极限荷载,使梁、板底开裂。
  5、分段交房时地下室荷载分析
  在分段交房时,虽然荷载符合设计要求,但从表2和表5中可以看出,M2分别是原来的1.58和2.33倍,梁、板在后浇带旁跨的荷载有可能超过设计极限荷载,使梁、板底开裂。
  6、设计和施工中解决方法和应对措施:
  6.1、设计解决方法
  设计总承包模式是综合解决该类问题的较好方法之一。设计可根据施工时可能出现的结构工况,给予验算,并根据验算情况给予加强。所产生的费用可提前综合考虑,减少施工过程中变更困难。
  6.1.1、在主楼设置后浇带时,主楼后浇带旁跨梁、板的高度(或厚度)、钢筋必须有一定的富裕系数。
  6.1.2、优化设计方案,尽量减少后浇带。
  6.1.3、在设计时,要考虑业主管理营销方法,如景观先行等应在结构计算中,考虑后浇带旁跨内力系数的变化。
  6.1.4、在设计时,尽量减少后浇带旁跨的荷载。
  6.1.4、有分段交房时,设计必须对地下室后浇带旁跨进行设计加固。
  6.2、施工中的应对措施
  6.2.1、要注意在后浇带没封堵前,尽量避免后浇带跨及相邻跨的荷载增加。如施工通道的合理设置。
  6.2.2、当后浇带封堵前,在后浇带旁跨结构支模架必须加强。
  6.2.3、注重施工通道的加固,考虑应后浇带对旁跨的影响,如景观先行设计没考虑加固,施工时应对旁跨进行加固。
  6.2.4、优化后浇带封堵顺序,有利于防水、抗荷。
  7、 结论
  通过对设置后浇带前后,在各种不利荷载作用下,结构各跨内力系数对比分析,发现结构内力系数和设计计算不一致,后浇带旁跨内力系数变化较大,会对结构产生不利影响,有可能超过结构的极限荷载,使结构开裂或破坏。结合施工实际,通过对设置后浇带前后的结构在不同不利荷载作用下各跨内力系数对比分析,提出设计解决方法和施工中应对措施。
  参考文献: Bibliography:
  [1]  JGJ3-2010 《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 2011
  JGJ3-2010  Technical Specification for Concrete Structure of High-floor Building[S] Beijing: China Architecture & Building Press, 2011
  [2] JGJ6-2011《高层建筑箱型与筏形基础技术规范》[S]北京:中国建筑工业出版社 2011
  JGJ6-2011 Basic Technical Specification for High-floor Building Structured of Box and Raft [S] Beijing: China Architecture & Building Press, 2011
  [3] GB5007-2011《建筑地基设计规范》[S]北京:中国建筑工业出版社 2011
  GB5007-2011 Specification for Building Foundation Design [S] Beijing: China Architecture & Building Press, 2011
  [4] GB50108-2008《地下工程防水技术规范》[S]北京:中国计划出版社 2009
  GB50108-2008 Technical Specification for Waterproofing of Underground Works [S] Beijing: The Case of China, M. E. Sharpe, 2009
  [5]《建筑结构静力计算实用手册》(第二版)[M]北京:中国建筑工业出版社 2014
  Practical Manual for Calculating the Static Force of Buildings (Version Two) [M] China Architecture & Building Press, 2014
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