付海波
唐山建設集團有限責任公司,河北唐山 063000
在工業與民用建筑中,由于受氣溫變化、地基不均勻沉降以及地震等因素的影響,建筑結構內部將產生附加應力和變形,如處理不當,將會造成建筑物的破壞,產生裂縫甚至倒塌,影響使用與安全。其解決辦法有:加強建筑物的整體性,使之具有足夠的強度與剛度來克服這些破壞應力,而不產生破壞;預先在這些變形敏感部位將結構斷開,留出一定的縫隙,以保證各部分建筑物在這些縫隙中有足夠的變形寬度而不造成建筑物的破損。這種將建筑物垂直分割開來的預留縫隙被稱為變形縫。
伸縮縫亦稱溫度縫,是指為防止建筑構件因溫度變化而熱脹冷縮使建筑物出現裂縫或破壞的變形縫。在建筑施工中設置伸縮縫時,一般是每隔一定的距離設置一條伸縮縫,或者是在建筑變化較大的地方預留縫隙,將基礎以上建筑構件全部斷開,分為各自獨立的能在水平方自由伸縮的部分,通過這些做法來使伸縮縫兩側的建筑物能自由伸縮。在具體的建筑施工中,伸縮縫設置的間距一般為60m,伸縮縫寬度在2Omm~30mm之間。
沉降縫是指當建筑物的建筑基層土質差別較大或者是與建筑物相鄰的其他部分的高度、荷載和結構形式差別較大時設置的變形縫,因為如果建筑物地基土質差別較大或者是與周圍的建筑環境不統一,就會造成建筑物的不均勻的沉降,甚至會導致建筑物中一些部位出現位移。為了預防上述不良情況的出現,建筑物在施工過程中一般會在適當的位置設置垂直縫隙,把一個建筑物按剛度不同劃分為若干個獨立的部分,從而使建筑物中剛度不同的各個部分可以自由的沉降。
防震縫是指將形體復雜和結構不規則的建筑物劃分成為體型簡單、結構規則的若干個獨立單元的變形縫,變形縫的主要目的是為了提高建筑物的抗震性能。防震縫的高側一般采用雙墻、雙柱的模式建造,縫隙一般是從建筑物的基礎面以上沿建筑物的全高設置的。防震縫從建筑物的基礎頂面斷開并貫穿建筑物的全高。防震縫的最小縫隙尺寸一般為5Omm~100mm。縫的兩側應有墻體將建筑物分為若干體型簡單、結構剛度均勻的獨立單元。
在具體設計工作中,對建筑物變形縫設置的難點就在于如何設置沉降縫。
1)雙墻做法。即縫兩側均為承重墻,其基礎做法又分為2種情況:首先,采用偏心式基礎。這種方式多用于一般荷載較輕、層數不高的磚混結構中,它要求地基土承載力比較高,這樣基礎斷面尺寸不很大,基礎適度的偏心不致影響整個結構。在保證縫寬尺寸的情況下,低層部分基礎偏心層可能大一些,因為它的基礎斷面尺寸相對要小一些,使兩側基礎偏心都較合理可行。
2)墩式基礎。這種做法必須設置基礎梁,采用這種方法實施起來比較復雜。首先要把基礎梁的位置、跨數、跨度確定下來,然后根據墻體能下來的荷載把梁的彎矩、剪力計算出來,再根據剪力的大小(支座處)與地基土承載力來確定各個墩的尺寸,墩與墩之間應完全分開,如果有必要各墩還應配筋。這種方法多用于偏心基礎不能滿足的磚混結構和一邊磚混,一邊為框架的混合結構形式。
要求沉降縫一側縱墻端部為懸挑基礎,縱墻端部沒有承重橫墻,這種方式靈活性大、結構布置比較簡單,適用于各種地基情況,但建筑構造處理比較復雜,它需在懸挑端設置輕質隔墻來減輕自重。實際上我們也可把懸挑基礎做成懸挑梁,與墩式基礎結合起來用,這樣縱墻端部也可以是承重墻,它能更好地滿足建筑物構造要求。
即將兩個獨立單元建筑拉開一段距離,利用簡支構件聯結兩邊,來滿足沉降要求。這種方式適用于在兩個建筑物間做連廊 設計、施工均比較簡單易行。
這是近年在本地區應用于多層或高層框架結構的建筑中,后澆帶就是在主樓(高層)與附房(低層)間在低層部位人為地留出一道800mm~1000mm寬的縫,待主樓的主體結構施工完成后,主樓處沉降已基本完成,方可將后澆帶用高一級標號的混凝土澆筑。主樓越高,沉降完成的越好,越宜采用后澆帶。
做后澆帶的前提必須是項目所在地地基土的最載力比較高,壓縮率比較小。后澆帶應設置在梁或板的跨中彎矩和支座彎矩都較小的部位,尤其是梁,必須以梁為主要因素來考慮。后繞帶的具體位置還應結合具體工程來定。
根據變形縫的位置不同,變形縫分為高低變形縫和等高變形縫兩種,等高變形縫又分為高出屋面等高變形縫、與屋面平齊變形縫和雙天溝變形縫等。
高低變形縫的一邊為立墻(高層),另一側為屋面。這時屋面防水層如為卷材時,卷材應釘壓在高層立墻上,并向縫中下凹,上部采用合成高分子卷材一邊釘壓在高層立墻上,一邊直接粘到屋面防水層上,同時在表面用金屬板單邊固定予以保護。如屋面為涂膜防水層時,也應采用與卷材防水層相同的處理方法,并做好涂膜防水層與合成高分子卷材的搭接。
等高變形縫的高出屋面變形縫或雙天溝變形縫,防水層均應做到高出屋面矮墻或天溝側壁的頂面,然后在上部用合成高分子卷材覆蓋,卷材中間下凹到變形縫內20mm~30mm.在凹槽內墊聚乙泡沫條,兩邊與屋面上翻的防水層搭按,寬度不少于100mm,然后再在頂部鋪一層合成高分子卷材,兩邊應覆蓋住前一層合成高分子卷材的搭接縫;上部再用細石混凝土或不銹鋼蓋板蓋壓。
每個建筑物都有各自不同的特點,是否需要變形縫,如何設置變形縫,應根據每個工程不同的建筑要求,結構形式及地理環境來考慮,盡可能采用合理、簡單的做法,并能達到更為理想的結果。變形縫中的重點就是沉降縫,以上是筆者這些年來在處理建筑物沉降縫中的一點體會,希望通過總結以前的經驗,能夠在以后的結構設計工作中把變形縫處理得更完美。
[1]混凝土結構設計規范 GB5001O一2OO2.
[2]砌體結構設置規范 GB50003-2001.
[3]建筑抗震設計規范 GB5001 1—20O1.
[4]建筑地基基礎設計規范 GB50007-2002.