高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析與探討

◎ 方遠(yuǎn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 毛用舟

目前，我國的建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)占據(jù)著主導(dǎo)地位，而任何一座混凝土結(jié)構(gòu)物都會由于種種原因存在不同程度的裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，既損壞外觀，又對整體結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成威脅，影響了使用功能。因此，對高層建筑物中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的研究是具有重要意義的。

1 施工期混凝土結(jié)構(gòu)荷載

1.1 施工期混凝土結(jié)構(gòu)荷載的種類

1)從作用時間上可分成永久荷載、可變荷載和偶然荷載三種。施工期永久荷載是指鋼筋混凝土構(gòu)件和模板支撐系統(tǒng)臨時結(jié)構(gòu)的自重，是永久不變的，一直到建筑物廢棄；施工期可變荷載是施工人員重量，材料本身自重，施工設(shè)備重量等可移動的和澆筑混凝土?xí)r沖擊荷載，搗實混凝土?xí)r振動荷載以及風(fēng)荷載；施工期偶然作用主要是地震和火災(zāi)。

2)從作用方向上可以分為水平荷載、豎向荷載、附加豎向荷載和特殊施工荷載。水平荷載包括風(fēng)荷載、混凝土運(yùn)料車啟動和剎車時產(chǎn)生的水平力，以及溫度應(yīng)力等；豎向荷載是指鋼筋自重、新澆筑混凝土自重、模板、施工人員及施工設(shè)備重量、搗實混凝土?xí)r產(chǎn)生的振動荷載等；

1.2 施工期混凝土結(jié)構(gòu)荷載取值

恒荷載主要由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重和模板支撐重量產(chǎn)生，取值按實際對模板和支撐的重量進(jìn)行，一般取為樓板重量的倍數(shù)，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重，假定均值/標(biāo)準(zhǔn)值=1.06，變異系數(shù)=0.074；施工期活載荷統(tǒng)計參數(shù)的取值在由條件決定；風(fēng)荷載中模板支撐設(shè)計中必須考慮，但施工中的結(jié)構(gòu)通透性好時，風(fēng)阻系數(shù)就小。支撐體系能均布風(fēng)荷載，一般是在活荷載上乘以1.2的系數(shù)來考慮風(fēng)荷載的影響。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層產(chǎn)生裂縫的原因

2.1 徐變裂縫

混凝土在新澆筑時彈性模量小，徐變大，升溫引起的壓應(yīng)力小。當(dāng)溫度逐漸降低時，截面會因為表面散熱過快導(dǎo)致的內(nèi)外非線性的溫度差，表面收縮變形受到內(nèi)約束后，由于此時混凝土彈性模量變大,徐變小,單位溫差產(chǎn)生的應(yīng)力就比較大，在混凝土表面出現(xiàn)裂縫。大多數(shù)溫度裂縫是上寬下窄狀，有時也出現(xiàn)中間寬,兩端窄的棱形裂縫。

2.2 構(gòu)件橫向裂縫

在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件中，當(dāng)截面的受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時，構(gòu)件將在抗拉能力最弱截面產(chǎn)生第一條裂縫，并繼續(xù)向兩邊回縮。一般的，距裂縫越遠(yuǎn)混凝土的回縮越小，鋼筋應(yīng)力逐漸下降，混凝土應(yīng)力逐漸增加。在裂縫兩側(cè)，由于鋼筋長度方向粘結(jié)應(yīng)力分布不均勻，當(dāng)混凝土應(yīng)力重新增加到等于抗拉強(qiáng)度處將會出現(xiàn)第二條裂縫。裂縫出現(xiàn)后，隨著荷載不斷增加，鋼筋的拉伸應(yīng)變將大大超過混凝土的拉伸應(yīng)變，裂縫不斷開展。當(dāng)裂縫超過最大裂縫允許值時，就會影響結(jié)構(gòu)安全。

2.3 溫度裂縫

溫度裂縫通常是由于混凝土收縮與冷縮產(chǎn)生的。在內(nèi)部和外部條件的下，當(dāng)混凝土不能自由收縮與冷縮時，會在混凝土內(nèi)部引起的約束拉力而產(chǎn)生裂縫。實驗表明，混凝土完成總收縮量的60%～85%需要一年時間，而實際工程中許多溫度收縮裂縫在一年左右出現(xiàn)。裂縫寬度大小不一，冬季較寬，夏季較窄，該裂縫的出現(xiàn)會進(jìn)一步引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化。

2.4 塑性收縮裂縫

塑性收縮一般是由于失水產(chǎn)生的。裂縫形態(tài)多為中間寬兩端細(xì)，不連貫狀。塑性收縮裂縫受溫度，風(fēng)和空氣濕度的影響最大，由于混凝土在終凝過程中強(qiáng)度很小，在高溫或較大風(fēng)力的影響下，混凝土表面失水過快，造成混凝土體積急劇收縮產(chǎn)生龜裂。

3 裂縫控制施工技術(shù)

3.1 科學(xué)的配制混凝土

在商品混土中凝滲入適量的粉煤灰，減少水泥用量，能有效降低水泥水化熱；在混凝土中加入適量的DL-3型緩凝減水劑，可有效延長混凝土的初凝時間，推遲水泥水化熱峰值到來的時間，大大提高了混凝土的抗裂強(qiáng)度；適量的UEA型膨脹劑能使混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，抵消混凝土收縮時產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力，從而提高混凝土的抗裂能力。

3.2 分層一次澆筑

進(jìn)行混凝土的澆筑時要按混凝土自然流淌坡度，斜面分層情況，不間斷的依次推移，確保混凝土初凝前被上層混凝土覆蓋，上下層澆筑時間間隔小于混凝土初凝時間，避免施工冷縫。一次性澆筑面控制在3m內(nèi)，分4層進(jìn)行澆筑，并控制好其厚度，。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)

對于混凝土的保養(yǎng)一般采用混凝土表面貯水蓄熱保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)混凝土終凝后在混凝土表面砌筑貯水池并貯水。利用水的養(yǎng)護(hù)和蓄熱功能在混凝土表面形成一道保溫屏障，再在貯水池上面覆蓋塑料薄膜，防止水分蒸發(fā)和熱量散失，有效隔離了外界雨水和大氣溫度的變化對貯水池水溫的直接影響。該措施有效地控制了混凝土的硬結(jié)溫度，防止了裂縫的產(chǎn)生。

4 混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固法

4.1 增大截面法

該法是利用與原有構(gòu)件同類的材料來增大截面的面積，進(jìn)而提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到加固目的的。對提高構(gòu)件的抗壓、抗彎、抗拉等能力具有很好的效果。該法加固效果好，運(yùn)用范圍廣。其通常做法是在原有鋼筋混凝土柱的周邊，澆筑一層鋼筋混凝土圍套，再采取一些有效技術(shù)讓舊鋼筋混凝土成為一個整體，達(dá)到加固的目的。

4.2 外包鋼法

該法是通過加固在構(gòu)建外側(cè)的型鋼或鋼板與原有構(gòu)件的共同作用來提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到加固目的的。外包鋼加固能有效提高構(gòu)件的抗壓和抗彎能力，施工周期短，廣泛運(yùn)用于不允許增大截面尺寸構(gòu)建的加固。

4.3 粘貼法

該法是通過粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位上，來提高構(gòu)件承載力和剛度的一種加固方法。在混凝土柱截面周邊粘貼封閉鋼板或纖維箍，既能提高柱抗剪承載能力還能提高混凝土的強(qiáng)度和構(gòu)件的延性。此外，在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的受拉區(qū)所粘貼的鋼板或纖維布能有效提高構(gòu)件的抗彎能力和剛度。

5 結(jié)語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和強(qiáng)度決定著高層建筑物的安全性。影響混凝土結(jié)構(gòu)性能的因素很多，需要在實踐中不斷總結(jié)更好的方法來避免或減少裂縫的產(chǎn)生，保證建筑質(zhì)量。