高层建筑后浇带与加强带的设计探析

摘要：随着国民经济的发展，高层建筑得到了大力发展，钢筋混凝土结构是高层建筑中常见的结构形式，由于篇幅有限，本文仅对高层建筑钢筋混凝土结构设计中的后浇带和膨胀加强带的设计做了分析，以供同仁参考。

一、前言

钢筋混凝土结构长度超过规范规定的伸缩缝最大间距时，为防止混凝土受温度应力和干缩应力而引起开裂，通常采用设置后浇带的方法处理。一般每隔30～40m 设一道后浇带，要60 天左右方可再后浇膨胀混凝土。这种常规后浇带施工不仅影响工期，增大了成本，而且后浇带清理十分麻烦，填缝不好还会留下渗漏隐患。为此，在施工中，我们采用混凝土中掺加适量的具有高效减水、微膨胀功能的JM- Ⅲ外加剂来抵消混凝土的收缩，进而达到取消后浇带的目的，以改善设置后浇带带来的不足。

二、后浇带的设置

后浇带是现浇钢筋混凝土结构施工过程中，用于克服由于温度收缩和结构主体沉降而可能产生的有害伸缩和沉降的一种临时施工缝。后浇带的设置通常为每30～40m 设置一道，宽度800～1000mm，一般钢筋不切断，且要配置适量的加强钢筋，待后浇带两侧混凝土浇筑完2 个月后（如工期非常紧迫和有特别困难时，也不得小于1个月），将两侧混凝土表面凿毛，清洗干净再用比设计强度等级高一级的混凝土（宜用加膨胀剂的补偿收缩混凝土）浇灌，并振捣密实、加强养护。现浇钢筋混凝土结构后浇带宜布置在剪力较小的跨度中间范围以内，且宜配置适量的加强钢筋。

对高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝，还是在施工阶段设置沉降后浇带，应该根据建筑场地地基持力层土质情况、基础形式、上部结构布置等条件综合确定。当地基持力层土质较好，例如高层建筑基础做在基岩层或卵石层上或采用桩基时，高层建筑沉降变形量较小，此时可考虑采用施工后浇带而不设置永久变形缝，将高层建筑与裙房基础（或地下室）连成整体。

设置后浇带的位置、距离通过设计计算确定，其宽度考虑施工简便、避免应力集中，常为800～1200mm；在有防水要求的部位设置后浇带，应考虑止水带构造；设置后浇带部位还应该考虑模版等措施内容不同的消耗因素；后浇带部位填充的混凝土强度等级须比原结构提高一级。高层建筑和裙房的结构及基础设计成整体，但在施工时用后浇带把两部分暂时断开，待主体结构施工完毕，已完成大部分沉降量（50%以上）以后再采用比原构件提高一级的微膨胀混凝土浇灌连接部分，将高低层连成整体。设计时基础应考虑两个阶段不同的受力状态，分别进行强度校核。连成整体后的计算应当考虑后期沉降差引起的附加内力。这种做法要求地基土较好，房屋的沉降能在施工期间内基本完成。

新浇混凝土在硬结过程中会收缩，已建成的结构受热要膨胀，受冷则收缩。混凝土硬结收缩的大部分将在施工后的头1 ～ 2个月完成，而温度变化对结构的作用则是经常的。当其变形受到约束时，在结构内部就产生温度应力，严重时就会在构件中出现裂缝。在施工中设后浇带，是在过长的建筑物中，每隔30～40 米设宽度为800～1000 毫米的缝，缝内钢筋采用搭接或直通加弯做法。留出后浇带后，施工过程中混凝土可以自由收缩，从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，提高结构抵抗温度变化的能力。后浇带保留时间一般不少于一个月，在此期间，收缩变形可完成30%～ 40%。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低（但应为正温度）时，可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，其强度等级应比构件强度高一级，防止新老混凝土之间出现裂缝，造成薄弱部位。

必须指出的是，后浇带只能解决施工期间的混凝土自收缩，它不能解决由于温度变化引起的结构应力集中，更不能替代伸缩缝。有一些结构设计者将后浇带和伸缩缝等同起来的看法是错误的，因为两者的作用并不相同。

三、膨胀加强带的设计

1、基本原理

混凝土在水泥水化凝结过程中，会产生温度和收缩变形，并在混凝土中产生附加的拉应力，混凝土结构越长，产生温度和收缩变形越大，在混凝土中产生的附加应力也越大，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中产生裂缝。为防止这种裂缝的出现，超长结构工程设计中靠设置后浇带来释放收缩应力。但后浇带处混凝土需待主体结束，两边混凝土收缩基本稳定后方可用膨胀混凝土浇筑，造成工期延长，且后浇带的清理、浇筑混凝土非常麻烦，处理不好会成为渗漏隐患，而且影响到结构的整体性。在混凝土中掺加适量的膨胀剂，通过与水泥的化学反应，可使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位限制下，在钢筋混凝土中建立0.2～1.0MPa 的预压应力，可大致抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂。同时水化反应生成的钙矾石晶体，属针状、棒状晶体，可填充、切断、堵塞混凝土的毛细孔，使混凝土的抗渗能力大大提高，从而达到混凝土结构自防水的目的。超长结构设置后浇带处，一般为混凝土收缩产生的附加拉应力集中处。取消后浇带，实现微膨胀混凝土不间断浇捣，须在后浇带部位加强其膨胀性，以提高抗裂性能。

2、膨胀加强带的做法

采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术，不仅消除了如前所述后浇带施工带来的一些弊端，还增加了混凝土的密实度，提高混凝土的强度及抗裂，防渗性能，同时缩短了工期，节省了造价，效果更为显著。膨胀加强带的做法主要有以下两个要点：

（1）带宽2.0m，带的两侧布置5mm的密孔钢丝网，将带内混凝土与带外混凝土分隔开，钢丝网垂直布置在上下层（或内外层）钢筋之间，两端分别绑扎在上下层（或内外层）钢筋之间，两端分别绑扎在上下层（或内外层）钢筋上。

（2）带内增设10%～15% 的加强钢筋，均匀布置在上下层（或内外层）钢筋上，加强筋垂直分布于膨胀加强带长度方向，两端各伸出膨胀加强带30d（d 为钢筋直径），并固定在上下层（或内外层）钢筋上。

3、膨胀加强带的优点

在超长混凝土结构中设置膨胀加强带，不但有利于解决温度变化和混凝土收缩等因素对房屋结构安全的影响，而且具有如下优点：

（1）构造简单，施工方便，周期短；

（2）材料用量较少，易于控制工程造价，经济性好；

（3）保持结构的整体性，有利于结构抗震。因此，膨胀加强带在超长混凝土结构已得到较广泛的应用，并已产生较好的经济效益和社会效益。

（4）采用膨胀加强带，混凝土可以连续浇筑施工，而且省去后浇带的清理及钢筋加固连接工作，可以在一定程度上可降低成本、缩短工期：膨胀加强带实现结构自防水，取消外防水措施，不仅经济，而且没有后滞带可能填缝不好留下的渗漏隐患。这也可以说是膨胀加强带的比较突出的一个优点。

四、结论

钢筋混凝土结构，可不留伸缩缝或后浇缝，以膨胀带代替伸缩缝，可连续浇灌混凝土无限长而不留缝。设计规范规定，对于荷载引起的裂缝有计算公式，其允许宽度裂缝有严格的限制，对于收缩变形引起的裂缝没有计算规定，只要求设计时每隔一定的距离设伸缩缝，在讨论的延长伸缩缝间距的设计中，只要在应力集中（混凝土极限拉伸最大值）处，设后浇带或加强带，就可连续浇筑超长混凝土结构，实现无缝施工。

参考文献：

[1] 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

[2] 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）.中国建筑工业出版社

[3] 陈业明.后浇带的设置与施工[J].石油工程建设，1996（5）：13-15.