高層建筑中的問題淺析

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摘要：在高層建筑物中，由于功能和造型的需要，往往把高層主樓與低層裙房連在一起，裙房包圍了主樓的大部分。從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)觀點看，希望將高層與裙房脫開，這就需要設(shè)變形縫；但從建筑要求看又不希望設(shè)縫。因為設(shè)縫會出現(xiàn)雙梁、雙柱、雙墻，使平面布局受局限，因此施工后澆帶法便應(yīng)運(yùn)而生。

  關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一、施工后澆帶1、施工后澆帶的功能施工后澆帶分為后澆沉降帶、后澆收縮帶和后澆溫度帶，分別用于解決高層主樓與低層裙房間差異沉降、鋼筋混凝土收縮變形相減小溫度應(yīng)力等問題。這種后澆帶一般具有多種變形縫的功能，設(shè)計時應(yīng)考慮以—種功能為主，其他功能為輔。施工后澆帶是整個建筑物，包括基礎(chǔ)及L：部結(jié)構(gòu)施工中的預(yù)留縫(“縫”很寬，故稱為“帶”)，待主體結(jié)構(gòu)完成，將后澆帶混凝土補(bǔ)齊后，這種“縫”即不存在，既在整個結(jié)構(gòu)施工中解決了高層主樓與低居裙房的差異沉降，又達(dá)到了不設(shè)永久變形縫的目的。2、施工后澆帶的作法一般高層主樓與低層裙房的基礎(chǔ)同時施工，這樣回填土后場地平整，便于上部結(jié)構(gòu)施工。對于上部結(jié)構(gòu)，無論是高層主樓與低層裙房同時施工，還是先施工高層，后施工低層，同樣要按施工圖預(yù)留施工后澆帶。對高層主樓與低層裙房連接的基礎(chǔ)梁、上部結(jié)構(gòu)的梁和板，要預(yù)留出施工后澆帶，待主樓與裙房主體完工后(有條件時再推遲一些時間)，再用微膨脹混凝土將它澆筑起來，使兩側(cè)地梁、上部梁和板連接成一個整體。這樣做的目的是為了把高層與低層的差異沉降放過一部分，因為高層主樓完成之后，一般情況下，其沉降量已完成最終沉降量的60％-80％，剩下的沉降量就小多了，這時再補(bǔ)齊施工后澆帶混凝土，二者差異沉降量就較小—廠，這部分差異沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，可由不設(shè)永久變形縫的結(jié)構(gòu)承擔(dān)。對于施工后澆收縮帶，宜在主體結(jié)構(gòu)完工兩個月后僥筑混凝土，這時估計計混凝土收縮量已完成60％以上。施工后澆帶的位置宜選在結(jié)構(gòu)受力較小的部位，一般在梁、板的變形縫反彎點附近，此位置彎矩不大，剪力也不大；也可選在梁、板的中部，彎矩雖大，但剪力很小。在施工后澆帶處，混凝土雖為后澆，但鋼筋不能斷。如果梁、板跨度不大，可一次配足鋼筋；如果跨度較大，可按規(guī)定斷開，在補(bǔ)齊混凝土前焊接好。后澆帶的配筋，應(yīng)能承擔(dān)由澆筑混凝土成為—整體后的差異沉降而產(chǎn)生的內(nèi)力，一般可按差異沉降變形反算為內(nèi)力，而在配筋上予以加強(qiáng)。后澆帶的寬度應(yīng)冬慮便于施工操作，并按結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求而定，一般寬度以700—1000mm為宜。施工后澆帶的斷面形式應(yīng)考慮澆筑混凝土后連接牢固，一般宜避久留直縫。對于板，可留斜縫；對于梁及基礎(chǔ)，可留企口縫，而企口縫又有多種形式，可根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面情況確定。二、對高層建筑混凝土施工的幾點意見在高層建筑中混凝土質(zhì)量的好壞，既對結(jié)構(gòu)物的安全，也對結(jié)構(gòu)物的造價有很大影響，因此在高層建筑施工中我們必須對混凝土的施工質(zhì)量有足夠的重視。1、混疆土強(qiáng)度及主要影響因素混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是抗壓強(qiáng)度，從混凝土強(qiáng)度表達(dá)式不難看出，混凝土抗壓強(qiáng)度與混凝土用水水泥的強(qiáng)度成正比，按公式計算，當(dāng)水灰比相等時，高標(biāo)號水泥比低標(biāo)號水泥配制出的混凝土抗壓強(qiáng)度高許多。所以混凝土施工時切勿用錯了水泥標(biāo)號。另外，水灰比也與混凝土強(qiáng)度成正比，水灰比大，混凝土強(qiáng)度高3水灰比小，混凝土強(qiáng)度低，因此，當(dāng)水灰比不變時，企圖用增加水泥用量來提高溫凝土強(qiáng)度是錯誤的，此時只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收縮和變形。綜上所述，影響混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素是水泥強(qiáng)度和水灰比，要控制好混凝土質(zhì)量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比兩個主要環(huán)節(jié)。此外，影響混凝土強(qiáng)度還有其它不可忽視的因素。粗骨料對混凝土強(qiáng)度也有一定影響，當(dāng)石質(zhì)強(qiáng)度相等時，碎石表面比卵石表面粗糙，它與水泥砂漿的粘結(jié)性比卵石強(qiáng)，當(dāng)水灰比相等或配合比相同時，兩種材料配制的混凝土，碎石的混凝土強(qiáng)度比卵石強(qiáng)。因此我們一般對混凝土的粗骨料控制在3．2cm左右，細(xì)骨料品種對混凝土強(qiáng)度影響程度比粗骨料小，所以混凝土公式內(nèi)沒有反映砂種柔效，但砂的質(zhì)量對混凝土質(zhì)量也有一定的影響。因此，砂石質(zhì)量必須符合混凝土各標(biāo)號用砂石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于施工現(xiàn)場砂石質(zhì)量變化相對較大，因此現(xiàn)場施工人員必須保證砂石的質(zhì)量要求，并根據(jù)現(xiàn)場砂含水率及時調(diào)整水灰比，以保證混凝土配合比，不能把實驗配比與施工配比混為一談?；炷翉?qiáng)度只有在溫度、濕度條件下才能保證正常發(fā)展，應(yīng)按施工規(guī)范的規(guī)定予在養(yǎng)護(hù)、氣溫高低對混凝土強(qiáng)度發(fā)展有一定的影響。冬季要保溫防凍害，夏季要防暴曬脫水?，F(xiàn)冬季施工一般采取綜合蓄熱法及蒸養(yǎng)法。2、混凝土標(biāo)號與混凝土平均強(qiáng)度及其標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系?；炷翗?biāo)號是根據(jù)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度總體分布的平均值減去1．645倍標(biāo)準(zhǔn)值確定的。這樣可以保證混凝土確定均有95％的保證率，低于該標(biāo)準(zhǔn)值的概率不大于5％，充分保證了建筑物的安全，從此推定，抽樣檢查的幾組試件的混凝土平均確定一定大于等于混凝土設(shè)計標(biāo)號，其值大小取決于施工質(zhì)———J90量水平，即取決于大小。通過公式計算可以看出，施工人員不但要使混凝土平均確定大于混凝土標(biāo)號，更重要的是千方百計的減少混凝土確定的變異性，即要盡量使混凝土標(biāo)準(zhǔn)差降到較低值，這樣，既保證了工程質(zhì)量，也降低了工程造價。3、混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)混凝土質(zhì)量控制包含兩個基本內(nèi)容：(1)使混凝土達(dá)到設(shè)計要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。(2)在滿足設(shè)計要求的質(zhì)量指標(biāo)前提下盡量降低成本，這兩條要求實際上是盡量降低泥凝土的標(biāo)準(zhǔn)差。混凝土的強(qiáng)度有一定離散性，這是客觀的，但通過科學(xué)管理可以控制其達(dá)到最小值，因此混凝土標(biāo)準(zhǔn)差能反映施工單位的實際管理水平，管理水平越高，標(biāo)準(zhǔn)差越小?？梢哉f，混凝土質(zhì)量控制實質(zhì)上是標(biāo)準(zhǔn)差的控制。實際上控制標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)從以下幾個方面人手。(1)設(shè)計合理的混凝土配合比：合理的混凝土配合比由實驗室通過實驗確定，除滿足確定、耐久性要求和節(jié)約原材料外，應(yīng)該具有施工要求的和易性。因此要實驗室設(shè)計合理的配比，必須提供合格的水泥、砂、石。水泥控制強(qiáng)度，砂控制細(xì)度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料達(dá)到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計和驗收標(biāo)準(zhǔn)。(2)正確按設(shè)計配合比施工：按施工配合比施工，首先要及時測定砂、石含水率，將設(shè)計配合比換算為施工配合比。其次，要用重量比，不要用體積比，最后，要及時檢查原材料是否與設(shè)計用原材料相符，這要求供方提供兩份同樣材料，一份提供給實驗室，一份給工地，工地收料人員應(yīng)按樣本收料，如來料與樣本不符，應(yīng)馬上向上級匯報，及時更改配合比(材料不合格不收料除外)。(3)加強(qiáng)原材料管理，混凝土材料的變異將影響混凝土強(qiáng)度。因此收料人員應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不允許不合格品進(jìn)場，另外與原材料不符及時匯報，采取相應(yīng)措施，以保證混凝土質(zhì)量。(4)進(jìn)行混凝土強(qiáng)度的測定，我們以28天強(qiáng)度為準(zhǔn)，為施工簡便和質(zhì)量保證，我們一般做7天試塊等，以對混凝土強(qiáng)度盡量根據(jù)其齡期測定其發(fā)展，以明確確定其質(zhì)量。綜上所述，我們應(yīng)從各個方面控制混凝土質(zhì)量，以確保整個工程質(zhì)量，以保證企業(yè)信譽(yù)和發(fā)展。三、高層建筑施工中沉降觀測技術(shù)的應(yīng)用：隨著社會的不斷進(jìn)步，物質(zhì)文明的極大提高及建筑設(shè)計施工技術(shù)水平的日臻成熟完善，同時，也因土地資源日漸減少與人口增長之間日益突出的矛盾，高層及超高層建(構(gòu))筑物越來越多。為了保證建構(gòu)筑物的正常使用壽命和建（構(gòu)）筑物的安全性，并為以后的勘察設(shè)計施工提供可靠的資料及相應(yīng)的沉降參數(shù)，建（構(gòu)）筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。現(xiàn)行規(guī)范也規(guī)定，高層建筑物、高聳構(gòu)筑物、重要古建筑物及連續(xù)生產(chǎn)設(shè)施基礎(chǔ)、動力設(shè)備基礎(chǔ)、滑坡監(jiān)測等均要進(jìn)行沉降觀測。特別在高層建筑物施工過程中應(yīng)用沉降觀測加強(qiáng)過程監(jiān)控，指導(dǎo)合理的施工工序，預(yù)防在施工過程中出現(xiàn)不均勻沉降，及時反饋信息為勘察設(shè)計施工部門提供詳盡的一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)使用功能的裂縫，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)本人在高層建筑施工過程中沉降觀測的應(yīng)用，在此對高層建筑施工過程中沉降觀測工作淺談管窺之見。一、沉降觀測的基本要求1、儀器設(shè)備、人員素質(zhì)的要求根據(jù)沉降觀測精度要求高的特點，為能精確地反映出建構(gòu)筑物在不斷加荷作下的沉降情況，一般規(guī)定測量的誤差應(yīng)小于變形值的１／１０～1／20，為此要求沉降觀測應(yīng)使用精密水準(zhǔn)儀(S1或S05級)，水準(zhǔn)尺也應(yīng)使用受環(huán)境及溫差變化影肉小的高精度銦合金水準(zhǔn)尺。在不具備銦合金水準(zhǔn)尺的情況下，使用一般塔尺盡量使用第一段標(biāo)尺。人員素質(zhì)的要求，必須接受專業(yè)學(xué)習(xí)及技能培訓(xùn)，熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測量理論能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序，對實施過程中出現(xiàn)的問題能夠會分析原因并正確的運(yùn)用誤差理論進(jìn)行平差計算，做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務(wù)2、觀測時間的要求建構(gòu)筑物的沉降觀測對時間有嚴(yán)格的限制條件，特別是首次觀測必須按時進(jìn)行，否則沉降觀測得不到原始數(shù)據(jù)，而是整個觀測得不到完整的觀測意義。其他各階段的復(fù)測，根據(jù)工程進(jìn)展情況必須定時進(jìn)行，不得漏測或補(bǔ)測。只有這樣，才能得到準(zhǔn)確的沉降情況或規(guī)律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個觀測周期，一般高層建筑物的沉降觀測按一定的時間段為一觀測周期(如：次/30天)或按建筑物的加荷情況每升高一層(或數(shù)層)為一觀測周期，無論采取何種方式都必須按施測方案中規(guī)定的觀測周期準(zhǔn)時進(jìn)行。3、觀測點的要求為了能夠反映出建構(gòu)筑物的準(zhǔn)確沉降情況，沉降觀測點要埋設(shè)在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設(shè)置的沉降觀測點縱橫向要對稱，且相鄰點之間間距以15——30米為宜，均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下，建筑物設(shè)計圖紙上有專門的沉降觀測點布置圖。再就是，埋設(shè)的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點，不能連續(xù)觀測而失去觀測意義。4、沉降觀測的自始至終要遵循“五定”原則所謂“五定”，即通常所說的沉降觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，點位要穩(wěn)定；所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時的環(huán)境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次復(fù)測結(jié)果與首次觀測的結(jié)果可比性更一致，使所觀測的沉降量更真實。5、施測要求儀器、設(shè)備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用儀器的各項指標(biāo)進(jìn)行檢測校正，必要時經(jīng)計量單位予以鑒定。連續(xù)使用3～6個月重新對所用儀器、設(shè)備進(jìn)行檢校。在觀測過程中，操作人員要相互配合，工作協(xié)調(diào)一致，認(rèn)真仔細(xì)，做到步步有校核。6、沉降觀測精度的要求根據(jù)建筑物的特性和建設(shè)、設(shè)計單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。再未有特除要求情況下，一般性的高層建構(gòu)筑物施工過程中，采用二等水準(zhǔn)測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。我們在河北省交通培訓(xùn)中心工程施工過程中就采用二等水測量的觀測方法。各項觀測指標(biāo)要求如下：(1)往返較差、附和或環(huán)線閉合差：△h＝∑a-∑b≤l√n—，表示測站數(shù)。(或△h＝∑a-∑b≤1.0√L—，L表示觀測路線距離)(2)前后視距：≤30m(3)前后視距差：≤1.0m(4)前后視距累積差≤3.0m(5)沉降觀測點相對于后視點的高差容差：≤1.0mm(6)水準(zhǔn)儀的精度不低于N2級別7、沉降觀測成果整理及計算要求原始數(shù)據(jù)要真實可靠，記錄計算要符合施工測量規(guī)范的要求，依據(jù)正確，嚴(yán)謹(jǐn)有序，步步校核，結(jié)果有效的原則進(jìn)行成果整理及計算。二、具體施測程序及步驟1、建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)根據(jù)工程的特點布局、現(xiàn)場的環(huán)境條件制訂測量施測方案，由建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)控制點(或城市精密導(dǎo)線點)根據(jù)工程的測量施測方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)。要求：(1)一般高層建筑物周圍要布置三個以上水準(zhǔn)點，水準(zhǔn)點的間距不大于100米。(2)在場區(qū)內(nèi)任何地方架設(shè)儀器至少后視到兩個水準(zhǔn)點，并且場區(qū)內(nèi)各水準(zhǔn)點構(gòu)成閉合圖形，以便閉合檢校。(3)各水準(zhǔn)點要設(shè)在建筑物開挖、地面沉降和震動區(qū)范圍之外，水準(zhǔn)點的埋深要符合二等水準(zhǔn)測量的要求(大于1.5米)根據(jù)工程特點，建立合理的水準(zhǔn)控制網(wǎng)，與基準(zhǔn)點聯(lián)測，平差計算出各水準(zhǔn)點的高程。2、建立固定的觀測路線由場區(qū)水準(zhǔn)控制網(wǎng)，依據(jù)沉降觀測點的埋設(shè)要求或圖紙設(shè)計的沉降觀測點布點圖，確定沉降觀測點的位置。在控制點與沉降觀測點之間建立固定的觀測路線，并在架設(shè)儀器站點與轉(zhuǎn)點處作好標(biāo)記樁，保證各次觀測均沿統(tǒng)一路線。3、沉降觀測根據(jù)編制的工程施測方案及確定的觀測周期，首次觀測應(yīng)在觀測點安穩(wěn)固后及時進(jìn)行。一般高層建筑物有一或數(shù)層地下結(jié)構(gòu)，首次觀測應(yīng)自基礎(chǔ)開始，在基礎(chǔ)的縱橫軸線上(基礎(chǔ)局邊)按設(shè)計好的位置埋設(shè)沉降觀測點(臨時的)，等臨時觀測點穩(wěn)固好，進(jìn)行首次觀測。首次觀測的沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎(chǔ)，其精度要求非常高，施測時一般用N2或N3級精密水準(zhǔn)儀。并且要求每個觀測點首次高程應(yīng)在同期觀測兩次后決定。隨著結(jié)構(gòu)每升高一層，臨時觀測點移上一層并進(jìn)行觀測直到十0．00再按規(guī)定埋設(shè)永久觀測點(為便于觀測可將永久觀測點設(shè)于十500mm)。然后每施工一層就復(fù)測一次，直至竣工。4、將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進(jìn)行平差計算，求出各次每個觀測點的高程值。從而確定出沉降量。某個觀測點的每周期沉降量：△c＝Hh，I—Hn，I-1．N表示某個觀測點，I表示觀測周期數(shù)(I＝1，2，3……)且H1＝H0　累計沉降量：△C＝∑△c　(n)，n表示觀測點號。5、統(tǒng)計表匯總(1)、根據(jù)各觀測周期平差計算的沉降量，列統(tǒng)計表，進(jìn)行匯總。(2)、繪制各觀測點的下沉曲線首先建立下沉曲線坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為時間坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上半部為荷載值，下半部為各沉降觀測周期的沉降量。將統(tǒng)計表中各觀測點對應(yīng)的觀測周期所測得沉降量畫于坐標(biāo)中，并將相應(yīng)的荷載值也畫于坐標(biāo)中，連線，就得到對應(yīng)于荷載值的沉降曲線。(3)根據(jù)沉降量統(tǒng)計表和沉降曲線圖，我們可以預(yù)測建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時的反饋到有關(guān)主管部門，正確地指導(dǎo)施工。特別座在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。利用沉降曲線還可計算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度：q=│△Cm-△Cn│/Lmn，△Cm,△Cn分別為m，n點的總沉降量，Lmn為m，n點的距離。對沉降觀測的成果分析，我們還可以找出同一地區(qū)類似結(jié)構(gòu)形式建筑物影響其沉降的主要因素，指導(dǎo)施工單位編好施工組織設(shè)計正確指導(dǎo)施工大有裨益，同樣也為勘察設(shè)計單位提供寶貴的一手資料，設(shè)計出更完善的施工圖紙。6．觀測中的注意事項：(1)嚴(yán)格按測量規(guī)范的要求施測。(2)前后視觀測最好用同一水平尺。(3)各次觀測必須按照固定的觀測路線進(jìn)行。(4)觀測時要避免陽光直射，且各觀測環(huán)境基本一致。(5)成像清晰、穩(wěn)定時再讀數(shù)。(6)隨時觀測，隨時檢核計算，觀測時要—氣阿成。(7)在雨季前后要聯(lián)測，檢查水準(zhǔn)點的標(biāo)高是否有變動。(8)將各次所觀測沉降情況及時反饋有關(guān)部門，當(dāng)建筑物每天(24h)連續(xù)沉降量超過1mm時應(yīng)停止施工，會同有關(guān)部門采取應(yīng)急措施。三、探討的兩個問題(1)確定建筑物沉降觀測精度的合理性。由于現(xiàn)行規(guī)范對施工單位施工過程的沉降觀測要求不明朗，這對施工單位在建筑物沉降觀測精度選擇隨意性較大，但是精度的高低直接關(guān)系到沉降觀測成敗。對沉降觀測精度選擇既不能太高也不能太低，要合理適宜，適合工程特性的需要。既不造成無謂的浪費(fèi)也要保證觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性。這樣，本人認(rèn)為一般高層及重要的建(構(gòu))筑物在首次觀測過程中適用精密儀器的設(shè)備(高級水準(zhǔn)儀、銦合金尺等)在±0．00以上部分按二等以上水準(zhǔn)測量方法，采用放大率倍數(shù)較大的S2或S3水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，也可以測出較理想的結(jié)果。(2)在沉降觀測過程中，沉降量與時問關(guān)系曲線不是單邊下行光滑曲線，而是起伏狀現(xiàn)象。這就分析原因，進(jìn)行修正。①第二次觀測出現(xiàn)回升，而以后各次觀測又逐漸下降?？赡苁鞘状斡^測精過低，若回升超過5mm時，第一次觀測作廢，若回升5mm內(nèi)，第二次與第一次調(diào)整標(biāo)高一致。②曲線在某點突然回升。　原因：水準(zhǔn)點或觀測點被碰動所致且水準(zhǔn)點碰動后標(biāo)高低于碰前標(biāo)高，觀測點碰后高于碰前。處理措施：取相鄰另一觀測點的相同期間沉降量作為被碰觀測點之沉降量。③曲線自某點起漸漸回升原因：一般是水準(zhǔn)點下沉所致。措施：確定水準(zhǔn)點下沉值，與高級水準(zhǔn)點符合測量，確定下沉重。