高层住宅钢结构的施工方法分析

　　1引言 

　　高层住宅建筑工程钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很多，主要是由温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降等变形作用引起的。据有关统计，由变形作用引起的裂缝几乎占全部裂缝的80%以上，其中，在条件相同的情况下，强约束部位工程裂缝出现的概率更大、裂缝更宽。结构物的变形受到约束后才产生约束应力，当约束应力超过钢筋混凝土结构的抗拉强度时便产生裂缝，因此约束强弱对结构物是否产生裂缝有着相当大的影响。 

　　2高层住宅建筑结构在强约束条件下的变形与裂缝分析 

　　高层住宅建筑中地下室外墙板、二层梁、顶层梁板与屋面女儿墙由于受温度应力的作用，比一般情况下更易产生裂缝，工程实践中经常会在这些部位出现裂缝。 

　　2.1地下室结构 地下室工程中最容易产生裂缝的部位是外墙板，底板与顶板产生裂缝的概率不大，其主要原因是：高层住宅建筑地下室结构往往超长，外墙板受到地下室底板的强大约束，其约束远远大于地下室底板与顶板所受的约束。外墙板产生的裂缝绝大多数为竖向裂缝，多数缝长与墙高相当，两端逐渐减小。裂缝大部分出现在拆模后不久，有的还与环境温度变化梯度有关。一般情况下为表面裂缝，有时也有贯穿裂缝。 

　　2.2底层结构 高层住宅建筑一、二层在上部结构中所受约束最大。地下室外墙板与顶板厚度大、配筋密集，地下室结构本身受到地下室基础、底板、外侧土体的约束，因此地下室结构对上部一、二层的约束很大。高层住宅建筑一、二层结构梁板经常会出现横向裂缝，特别是位于两个电梯井间（电梯井采用筒体结构）的大梁，该大梁还受到两个钢筋混凝土简体的强大约束，实际工程中经常有竖向裂缝出现，裂缝一般位于板下梁的两侧，有时裂缝在梁底跟通，这些裂缝通常是表面裂缝，深度在1～2 cm以内。 

　　2.3中间层结构 高层住宅建筑中间结构层梁板产生裂缝的情况很少，一个主要原因就是其所受的约束较小。 

　　2.4顶层结构 高层住宅建筑楼层结构越往上所受的约束越小，其水平位移越大，符合“约束强变形小、约束弱变形大”的规律。因此，距离底部基础约束最远的顶层结构所受的约束最小，其水平位移最大。但是顶层上部由于无约束或约束极小（如屋面机房对其的约束），受到的下部结构约束与上部相比很大，再加上顶层结构温差变化大，屋面板面大体薄对温度变化敏感，加上屋面板转角部位分别受到两个方面的约束，因此屋面板容易在转角部位产生八字形裂缝。还有一些屋面南侧边梁受到日照温差相当大，因此南侧边梁也容易产生竖向裂缝。 

　　2.5屋面女儿墙 屋面女儿墙的约束情况与地下室外墙板、顶层结构相似。女儿墙受到的下部约束很大，而上部由于一般只按构造要求设一道压顶梁，上部约束很小，再加上女儿墙为薄壁结构，温差变化大，极易产生收缩裂缝。 

　　3大底板多塔楼建筑结构在强约束条件下的变形与裂缝分析 

　　大底板多塔楼高层住宅建筑产生的裂缝除具有一般高层住宅建筑的特点外，还具有其自身的特点。大底板底板与地下室楼面在塔楼部位受到的水平约束与竖向约束均很大，因此在塔楼与裙房 （或广场）的连接部位容易产生裂缝。 

　　3.1大底板底板 大底板多塔楼高层住宅建筑经常采用桩筏或桩箱基础其特点是竖向荷载的差异，使塔楼与裙房或广场产生差异沉降，这种类型的桩筏或桩箱基础的一个特点是底板厚度H远小于长宽尺寸L，当H/L小于或等于0.2时，底板在温度收缩变形作用下，离开端部区域，板的全截面受拉应力较均匀。在不均匀沉降作用、地基约束、塔楼竖向作用力下，将出现水平法向应力，该应力是引起垂直裂缝的主要原因，尤其在底板厚度或肋梁较小的裙房与广场部位特别容易产生裂缝。 一般横向裂缝产生是由于上部荷载的不均匀作用，导致地基与基础受力不均匀，在差异沉降、底板收缩与地基约束下，底板自身的刚度不够，调节不均匀受力的能力较弱，遂产生了横向裂缝。沿底板对角线分布的斜向裂缝，其裂缝宽度一般呈现中间大两端小的枣核状，具有较明显的受剪破坏的特征，也是在差异沉降与地基约束作用下，底板自身的刚度不够而产生的。有时在塔楼与广场连接处的柱子会出现沿柱根呈“口”字形的裂缝，裂缝进一步发展时，“口”字四角再向外呈斜向发展，长度一般较短。 

　　3.2地下室顶板 大底板多塔楼高层住宅建筑的地下室顶板平面尺寸一般都很大、各边长度超长，温度变化引起的伸缩与混凝土自身收缩值均较大。塔楼大量的混凝土墙柱与剪力墙是结构中重要的抗侧力构件，它的存在大大提高了结构的抗侧移能力，加大对顶板变形的约束。由于顶板受到周边塔楼结构的强约束，而中间广场部位有一个较大的空间，只受到地下室墙柱的弱约束，因此顶板周边受到的约束远远大于中央部位受到的约束，周边受到的应力也远远大于中央部位。由于顶板在塔楼附近应力集中，因此裂缝首先在这里产生。由于平面尺寸大、结构超长，顶板其它部位也逐渐有裂缝产生，顶板中心由于约束很弱，一般无裂缝产生。塔楼部位的顶板受到地下室与上部结构的约束均较大，而自身的梁板跨度均较小且梁断面较大、刚度较好，一般不会出现裂缝 

　　3.3地下室外墙板 大底板多塔楼高层住宅建筑地下室外墙板除具有一般地下室外墙板的特点外，由于外墙板受到塔楼结构的强约束，因此外墙板除具有一般的竖向裂缝外，在裙房 （或广场）与塔楼连接处易产生较大的裂缝，裂缝一般呈竖向略带斜向，裂缝上部靠近塔楼，下部靠近裙房。施工控制 按后浇带为界分块分批浇注，保证每一块混凝土的热量能最大限度地释放，使混凝土内不会集中较大的收缩应力。加强养护，加快土方回填。后浇带的填充时间为结构混凝土浇捣后3个月，使结构的总降温与收缩变形进行到一半以上，以有效释放应力。 

　　4上部裂缝控制 

　　1）加强刚度 板的配筋采用连续式配筋，上部结构楼面板厚为120mm，纵向板筋为上下18@150mm。屋面板厚度为120mm，纵向板筋为上下12 @125mm，对转角处楼板配置上下两层放射筋。 2）预加预应力 纵向框架梁采用无粘结预应力技术。按施工段划分为6个区块，每个区块以后浇带为界进行分段张拉，每段长度均在50m左右。后浇带处梁增设骑缝筋连接，也采用预应力技术。 3）施工控制 材料控制与施工控制类同于地下室结构施工。 

　　综上所述，施工效果 通过采取了一系列技术处理措施后，该强约束结构部位情况良好，经过近两年多的使用，没有发现结构裂缝和渗漏水现象。 

　　参考文献： 

　　[1] 混凝土结构设计规范.GB50010-2002.北京，中国建筑工业出版社，2002. 

　　[2] 高层住宅建筑混凝土结构技术规程.JGJ 3-2002.中国建筑工业出版社. 

　　[3] 王铁梦.超长大体积混凝土裂缝控制.混凝土工程新技术，1998. 

　　[4] 李国胜.建筑结构裂缝及加固疑难问题的处理-附实例.中国建筑工业出版社，2006.