超長混凝土結構后澆帶技術應用缺陷

王運懷

摘? ? 要：后澆帶施工技術有著經濟適用、控制原理清晰等優點，近年來，在鋼筋混 凝土結構中得到廣泛應用。在超長混凝土結構設計中，設計人員為了建筑外觀效果、經濟節約等原因，大量采用后澆帶技術控制結構伸縮應力，前期效果較好，后期仍會出現大量問題。

關鍵詞：后澆帶;超長混凝土結構;應力集中

1? 前言

后澆帶是建筑工程鋼筋混凝土結構中一種新興施工技術，其有著經濟實效、控制原理清晰等優點，近年來，在鋼筋混凝土結構中得到越來越廣泛的應用。后澆帶是建筑施工中為防止現澆鋼筋混凝土結構由于自身收縮不均或沉降不均可能產生的有害裂縫，按照設計或施工規范要求，在基礎底板、墻、梁相應位置留設的臨時施工縫，主要分為沉降后澆帶、膨脹后澆帶。其設計原理就是前期將大部分的約束應力釋放，后期用膨脹混凝土填縫以抗衡殘余應力。因鋼筋混凝土結構受溫度變化影響易產生熱脹冷縮，會在結構薄弱處產生裂縫，通常設計人員會在結構長度超過一定范圍時進行抗裂設計，傳統上多采用設置建筑伸縮縫。伸縮縫寬度為20mm～30mm，結合抗震縫設置要求，一般設置寬度會達到120mm～220mm，縫兩側設計雙柱、雙梁，縫中間則采用建筑處理，與后澆帶技術比起來，既不經濟，又不美觀。隨著建筑施工技術的發展，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范設置伸縮縫的限值的混凝土結構中大量采用，既節約造價，建筑立面又美觀（立面沒有縫），但是，后澆帶設置在鋼筋混凝土屋面上有很大缺陷。

根據筆者多年施工現場經驗，大尺度地下室頂板、超長屋面設置后澆帶，在后澆帶澆筑后期，結構板常易出現大量裂縫，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構，內為框架結構，柱網尺寸為8000×8000mm，結構高度4200mm。因地下室有防水要求，凡涉及沉降、伸縮變形的均設置后澆帶進行處理。整個地下室結構完成，拆除模板后前2個月，未見結構異常，2個月后部分現澆板出現平行于后澆帶的裂縫，數量較少。后澆帶澆筑后，結構板出現較多平行于后澆帶的裂縫，板角處也出現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，屋面結構模板拆除后，未見異常。按設計規定時限屋面結構完成2個月后將后澆帶澆筑后，屋面現澆板出現大量平行于后澆帶的裂縫，板角與柱相接處出現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、板角斜裂縫產生，主要由于現澆板較薄，一般設計為120mm厚，板角周邊為厚度較大的梁、柱，剛度突變產生裂縫;二、后澆帶澆筑后，鋼筋混凝土結構熱脹冷縮，結構變形無法釋放，變形量累積超過結構約束力，在薄弱處形成裂縫，如屋面現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。

為了抵抗結構熱脹冷縮變形，設計應優先采用分縫設計，即設計建筑變形縫。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計做法不可取。后澆帶其實質上是一種臨時施工縫技術，在混凝土強度達到設計強度前，確可有效消除混凝土溫度、收縮變形應力，但后澆帶澆筑后，超長結構的溫度應力仍然會隨時產生，減少甚至消失的是混凝土收縮變形應力，這種溫度應力得不到釋放，累積后會產生很強效果，結構越長，累積應力越大，屋面結構室內、外溫差越大，溫度應力越大，最后會在現澆結構薄弱處開裂。根據《混凝土結構設計規范（GB50010-2010（2015版）》鋼筋混凝土結構伸縮縫設置的最大間距：（1）現澆框架結構，室內或土中55m，露天35m;（2）現澆剪力墻結構，室內或土中45m，露天30m。室內或土中環境與露天環境對比，其可設伸縮縫最大間距差距達15～20m。屋面施工過程中，如屋面未及時進行保溫處理，或未設計保溫層，或保溫效果不好，那么工況就近似露天環境，但是，一般設計都將這種環境等同于其他樓層處理，即室內環境。由此可見，40～50m混凝土結構設置后澆帶而產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構溫度應力研究未有較大進展，設計人員控制溫度應力一般也進行構造設計，未有量化分析。

鑒于超長鋼筋混凝土結構設置后澆的缺點，筆者認為應從以下幾個方面進行規避。對于可設建筑伸縮縫的鋼筋混凝土結構，優先選用設置伸縮縫。考慮是否設計伸縮縫時，應綜合考慮地區氣溫、天氣干燥程度等因素，合理確定設置伸縮縫的建筑長度。對于不便于設置伸縮縫的鋼筋混凝土結構，可從以下幾個方面進行控制：（1）設置屋面后澆帶的鋼筋混凝土結構應進行屋面、外墻保溫設計，防止結構因內外溫差過大，產生溫度應力集中，進而造成屋面鋼筋混凝土結構、建筑填充墻開裂破壞;（2）屋面結構設計應考慮溫度應力影響，進行相關構造設計，尤其是易產生應力集中的部位;（3）屋面后澆帶混凝土澆筑時間不應早于設計規定的時間;（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;（5）屋面后澆帶一旦完成，應及時完成屋面保溫層施工，應堅決杜絕后澆帶澆筑后長時間放著暴曬。（6）超長結構填充墻施工過程中，應嚴格按設計、規范要求設置構造柱、圈梁等二次結構，不應為了降低造價擅自減少構造柱等二次構件。對于大尺度的地下室結構，因防水需要，只能設置后澆帶，其后澆帶的處理除同上述屋面結構外，施工過程中，應加強管理，杜絕在地下室頂板結構上大量集中堆放建筑材料，更應禁止混凝土輸送車等重載車在上行走。

2? 結束語

超長鋼筋混凝土結構設計應優先選擇建筑變形縫設計，必須采用后澆帶施工技術取代建筑變形縫的，應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”結合的設計、施工原理進行有效控制。

參考文獻：

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

[2] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].中國建筑工業出版社出版.