地下室顶板后浇带构造柱支撑技术分析与实践

许德磊，程 瀛，陈 明

（1.广州机施建设集团有限公司，广东 广州 510725；2.广州建筑股份有限公司，广东 广州 510030； 3.广州一建建设集团有限公司，广东 广州 510060）

随着建筑工程结构日益大型化和复杂化，利用后浇带技术消除不均匀沉降、混凝土养护收缩、整体结构温度变化等引起的初应力［1］，保证建筑结构的整体性和稳定性［2］，成为了工程施工常用的方法之一［3］。后浇带一般设置在梁、板的反弯部位或中间部位［4-5］，这就使梁、板形成了悬臂体系，需要增加支撑体系以保证结构的受力和稳定安全［6-8］。传统的支撑体系一般采用钢管架模板或碗扣架模板进行支撑［9］。改进的方案包括独立钢管支撑、构造柱支撑等［10］。本文拟以某保障性住房项目地下室顶板后浇带的施工过程和力学分析为例，介绍构造柱支撑的施工，为国内外同行提供借鉴。

1 后浇带施工技术概述

为应对结构的不均匀沉降、混凝土养护收缩和结构的温度变化，整体结构的施工往往需要相应的设置沉降后浇带、伸缩后浇带和温度后浇带。

大型建筑物往往由主楼和裙房构成。主楼和裙房有明显的高度差，自重也有很大差异。虽然裙房往往先建造完成，但到沉降稳定期时，主楼的沉降量会明显大于裙楼。因此在施工过程中，需要在主楼和裙楼之间预留施工缝，待建筑物基础达到足够的硬度之后，再进行沉降后浇带施工，以使主体和裙房形成整体，增加结构的稳定性和安全性。

另外，主体结构和裙房的沉降量如果差异过大，施工过程中找平过的标高就会产生差异，影响后浇带的施工，进而影响整楼的整体性。因此，施工人员需要依据基础和结构的情况，仔细计算两部分的沉降情况，适当降低裙房标高，相对提升主楼标高，以确保沉降后能够满足结构的设计要求，确保施工质量。

伸缩后浇带是为了应对大体积混凝土浇筑后，在养护期间收缩开裂的情况而设置的。混凝土浇筑完成后，养护期间不断发生硬化反应，水分逐渐蒸发，整体体积会有所缩小。如果混凝土浇筑区域被完全约束，体积收缩就会造成很大的初应力，严重的就会产生裂缝。将浇筑区域用施工缝分隔开，混凝土浇筑体至少有一个方向是自由的，就能避免初应力和裂缝的产生。

温度后浇带是为了应对结构在固化和稳定过程中产生的温度应力。与伸缩后浇带相似，温度后浇带的作用是预留温度变形的空间，防止温度初应力的发生。

后浇带的施工一般在主体结构充分沉降、浇筑混凝土养护结束、结构温度基本达到平衡之后进行［11］。需要采用无伸缩混凝土进行施工，混凝土的强度需要合理控制，应当等同甚至高于后浇带两侧混凝土的强度，以避免新的预应力产生，保持结构的整体强度和稳定性［12］。

2 后浇带顶板支撑方案

2.1 工程概况

某保障性住房项目，总用地面积为55 264.4 m2，规划建设用地28 899.6 m2。项目总建筑面积131 249.0 m2，其中地上建筑面积103 786.6 m2，计容建筑面积100 528.1 m2，住宅建筑面积88 083.1 m2，商业建筑面积355.8 m2，公建配套建筑面积9 523.8 m2，地下建筑面积27 462.4 m2。其中13地块包括：B1～B3，A4～A6高层住宅及配套公建裙楼（B1栋高75.8 m，B2栋高99 m，B3栋高88.2 m，A4栋高96 m，A5栋高96 m，A6栋高90 m），1栋3层独栋肉菜市场，一所18班幼儿园；最高层数为32层（高99 m）；最大单体面积约35 110 m2。

2.2 顶板后浇带支撑技术

高层住宅塔楼为框架剪力墙结构，地下室顶板预设后浇带如图1所示。

图1 某保障性住房项目地下室顶板预设后浇带

后浇带总长度超过1 600 m。自地下室顶板混凝土浇筑完成至主体施工完成，顶板沉降后浇带传统模板支撑体系留置的时间长达252 d，其中主体结构施工按7 d/层计算，总共32层需要224 d，后浇带浇筑施工养护28 d。在这样长的养护施工时间内，若采用传统的钢管架模板或碗扣架模板支撑体系，支撑材料和模板被长期占用，部分构件会发生变形、腐烂、锈蚀，造成支撑系统松动，影响后浇带两边梁板的受力状态。有时甚至会在后浇带与梁板交接处产生裂缝，影响结构的安全和使用。

为解决这些问题，本项目采用构造柱支撑方案。具体而言，就是在后浇带两端梁板悬臂末端设置构造柱支撑代替传统的支撑体系。在普通梁板模板安装及混凝土浇筑时，同时进行构造柱支撑的施工，在梁板及构造柱支撑达到设计强度后，全部拆除模板支撑，由预设的混凝土构造柱进行支撑。

本工程地下室柱最大网间距为8.40 m×7.95 m，结构层高5.2 m，梁0.6 m×1.4 m，板厚0.4 m，经过承载力及稳定性验算后，在与后浇带垂直相交的顶板主次梁和端部及板中设一根200 mm×200 mm的混凝土构造柱独立支撑，顶板净跨度大于5 m时在其跨中部设置构造柱，后浇带转角处板悬挑净长度大于3 m时设置构造柱。后浇带一般布置在1/3处，所以8.40 m方向按1/2取值（构造柱按3 m～5 m间隔布置）。该构造柱设置方案通过编制专项方案并经过审批后实施。

采用混凝土构造柱进行顶板后浇带支撑的优点在于：1）避免了传统模板支撑体系大量占用支撑材料、周转周期长、易于腐烂锈蚀的缺陷。2）混凝土构造柱经济实用，节约施工成本。3）节约了地下室的占用空间，整体观感良好。但是，混凝土构造柱作为轴向支撑体系，抗剪能力是其薄弱环节。如果在拆除后浇带内及两侧模板支撑的时候发生了碰撞，造成了混凝土构造柱的损毁，就会严重影响支撑效果。因此，一方面，在模板拆除时应特别注意不要碰撞构造柱。另外，在构造柱支撑时间内，后浇带所在梁跨不得作为材料堆放、加工场所，严禁将后浇带所在跨作为大小车辆通行通道。

3 后浇带构造柱承载力和变形分析

3.1 承载力分析

在后浇带构造柱承载力计算中，取跨中4.9 m，悬挑5.12 m，板厚0.4 m，梁截面0.6 m×1.4 m，加腋截面0.4×1.6/2，构造柱所承受的荷载可以按下式计算：

N1=（5.12×4.90×0.4+1.0×0.6×5.12+0.4×1.6/2）m3×25 kN/m3（梁板加腋自重）+5.12 m×4.9 m×2 m3（均布活荷载）=385.98 kN。

构造柱混凝土等级C35，fc=16.7 N/mm2，截面面积为Ac=b×h=200×200=40 000 mm2，构造柱计算长度h=4.8 m，λ=l0/b=24，查表得φ=0.65，配筋为4φ128＠200。

构造柱承载力Ncu=0.9φ（fc Ac+fy As）=0.9×0.65×（16.7×40 000+360×452.39）=486.05＞N2=385.98 kN。满足承载力要求。

由于荷载未达到C35混凝土强度的破坏条件，因此不考虑进行承载力破坏验算。

3.2 变形分析

采用MIDASGEN软件，对地下室顶板中一个较大的五跨梁作为计算单元，其中构造柱截面200 mm×200 mm，板厚400 mm，梁截面0.5 m×1.4 m。图2是所选部分的施工图。

图2 计算单元施工图

图3，图4分别是后浇带浇筑前和浇筑后的有限元模型。

图3 后浇带浇筑前的有限元模型

图4 后浇带浇筑后的有限元模型

考虑均布施工活荷载2 kN/m2，荷载组合为1.35×恒荷载+1.4×（0.7）×活荷载。经分析计算，在后浇带施工前，最不利荷载组合下，梁板的最大竖向位移为0.482 mm，梁单元最大应力2.17 MPa，板单元最大应力0.837 MPa。后浇带施工后，最大竖向位移0.288 mm（见图5），梁单元最大应力1.927 MPa，板单元最大应力0.835 MPa（见图6）。

图5 后浇带施工后变形图

图6 后浇带施工后板单元应力分布

从分析结果可以看出，采用后浇带构造柱支撑时，结构的位移和应力都满足结构的强度需求。后浇带浇筑后，梁单元的最大应力值减小，表明后浇带的浇筑有利于结构的整体受力和稳定性的增强。

4 结语

后浇带技术是工程施工用以消除不均匀沉降、混凝土养护收缩、整体结构温度变化等引起的初应力的主要方法之一。传统的钢管架模板或碗扣架模板存在支撑材料和模板被长期占用，部分构件会发生变形、腐烂、锈蚀，造成支撑系统松动，影响后浇带两边梁板的受力状态等缺点。针对所施工工程的具体情况，采用了混凝土构造柱支撑方案。承载力分析和梁板结构变形分析表明，采用混凝土构造柱可以有效实现后浇带两侧梁板的支撑，保证后浇带施工和养护过程结构的安全性和稳定性，结构应力和变形都能够达到设计要求。