述高层建筑顶升纠偏中伸缩缝的作用措施

摘 要：在论述建筑伸缩缝和分析高层建筑顶升纠偏原理的基础上,依据伸缩缝处及其两侧的沉降值对比情况重点剖析伸缩缝对高层建筑顶升纠偏的三种影响情形,同时针对这些情况提出两种解决方式——间距控制法和顶升量控制法,以便于更好地促进高层建筑顶升纠偏作业.

关 键 词：伸缩缝；高层建筑；顶升纠偏

0.引言

实践证明,科学规范的伸缩缝设计具有广泛的实际意义,如可以有效地减少高层建筑裂缝现象的出现可能,防止不必要的安全隐患的发生,从而能够未雨绸缪、挽回损失,提高建筑的使用寿命.但是,伸缩缝是把“双刃剑”,也会给高层建筑顶升纠偏作业带来一定程度的影响,如何处理这些影响带来的危害成为高层建筑施工需要解决的重要课题之一.

1.建筑伸缩缝概述

高层建筑在混凝土的浇筑过程中,由于硬化作用,建筑结构会出现不同程度的收缩现象；同时浇筑完成且硬化过程结束后的建筑结构也会应为环境温差的不断变化而发生或多或少的热胀冷缩.可以说,这两种情况是一种自然现象,在任何建筑施工之中都会存在.但是,当硬化收缩或热胀冷缩受到约束的时候,建筑结构的内部将会产生一定的抗阻性应力,即收缩应力或温度应力.通常而言,收缩应力的存在时间一般为混凝土浇筑完成后的1至2个月内,即混凝土的硬化时间；而温度应力往往会伴随着高层建筑的使用一直存在,原因是季节性温差、日照性温差、建筑结构内部与外部温差等的综合作用导致混凝土的温度性膨胀.

当收缩应力和温度应力较为严重时,就致使高层建筑的构件出现裂缝和变形,形成较难估量的危害.在高层建筑的不同部位,这种危害不尽相同,底部和顶部的若干层往往最为显著,也就是说这两处的收缩应力和温度应力最为明显.为了消解两种应力所带来的危害,高层建筑施工必不可少的程序之一就是设置符合实际要求的伸缩缝——缝宽为2cm至3cm,缝间距为60m左右.

2.高层建筑顶升纠偏的原理分析

多建筑顶升纠偏的基本原理可以概括为在高层建筑发生倾斜变形时,使用千斤顶等设备在其基础之上进行顶升操作和施工,其中最为重要的是建筑各部分顶升量的控制,即通过这种控制令建筑物整体达到沿着既定直线做平面移动,进而调整建筑的形态,以达成纠正即成的倾斜和变形之目的.具体来说,是在高层建筑上部结构的底层墙体之上,择取一个与建筑楼面平行的平面,制作一道呈水平状态的顶升托梁,以确保千斤顶所发出的顶升力能够较为均匀地向建筑的上部传递或扩散,同时又能保证建筑的上部结构在顶升力的作用下能够均匀受力,匀速提升.托梁的下部与建筑的下部墙体分离开来,并在下部墙体上放置千斤顶,千斤顶顶升的过程中,墙体下面的地基起到提供顶升反作用力的作用,从而可以将托梁及其上部建筑结构徐徐顶升到一定高度.同时,不断调节千斤顶顶升的高度来确定托梁面处在一个水平的位置上,然后用建筑材料将顶升之后的墙体间隙封闭完善.通过上述的工序,倾斜变形的高层建筑即可得到基本的形态恢复,即恢复到垂直状态.

3.高层建筑顶升纠偏受到伸缩缝的影响情形分析

伸缩缝通常设置在高层建筑的长度方向上,在建筑基础的上面将建筑结构（如墙体、楼板层、楼顶层等）区隔开来,形成若干相互分离的独立部分.也就是说,从形体状况来看,伸缩缝具有使其上面的建筑结构断开,而其下部建筑基础相连的作用,由此导致伸缩缝成为整个高层建筑的结构之中整体性能最不令人满意的地方.当地基发生非均匀性的不同程度沉降等情况时,建筑的上半部分形成倾斜和变形将在所难免,需要进行建筑顶升纠偏施工,而此时建筑结构的内部应力平衡将会在倾斜或变形带来的外部力作用之下被打破从而重新布局.由于伸缩缝所处位置的特殊性,其连接的建筑基础所在的部位必然会成为这种内部应力的集中汇聚点,如果汇合后的内部应力值大过建筑基础所能抗阻的强度极限值,那么难以想象的基础破坏将会立刻形成.

由于高层建筑沉降均匀程度的差异,伸缩缝部位对顶升纠偏的影响状况会有不同,而对比和讨论伸缩缝部位的沉降值和其两侧沉降值的大小将有利于全面分析顶升纠偏所受到的影响.为了研究方便,将伸缩缝部位的沉降值和其两侧沉降值分别设定为M1和M2.

（1）影响情形一：M1>M2

此时,高层建筑的基础底部所受的弯矩力呈正向作用,随着内部应力的增加,这种正向作用会越来越明显.在某一时刻,应力将会增加到并超过基础底部的抗弯强度值,基础底部的横向方向上将有裂缝显现,并逐步扩大,从而极有可能导致伸缩缝两侧的建筑结构上部发生对倾碰顶.这样将致使建筑结构的上面部分因变形严重而实施顶升纠偏,所以要适时地、合理地改进伸缩缝以发挥其应有的作用和效果.

（2）影响情形二：M1

形成此种情况的原因可能是伸缩缝两侧沉降的不对称性,如一侧发生了沉降而另一侧却正常,此时,高层建筑的基础底部所受的弯矩力呈反向作用.如果基础底部的上端在设计时没有考虑安置必要的抗拉材料（如钢筋）,那么基础底部的上端在横向方向上也会有裂缝显现,该处的危害程度也会大大升高.同第一种情形相似,在顶升纠偏时也要对伸缩缝做出必要的改进处理.

（3）影响情形三：M1等于M2

此种情况意味着伸缩缝部位的沉降幅度与其两侧的沉降幅度相同,高层建筑的基础底部所受的弯矩力相互抵消,那么基础底部将不会有裂缝出现,在顶升纠偏的过程中也就无需调整伸缩缝.但是,实际情况是这种情形较少会出现.

4.相关处理方法

通过对伸缩缝影响情形的高层面分析,可以采用以下两种方法来完善高层建筑顶升纠偏的过程.

（1）方法一：间距控制法

对于情形一所引起的伸缩缝两侧对倾问题,在顶升纠偏的过程中,应该时刻注意伸缩缝两侧上部建筑结构间的距离大小情况,并将该间距的大小视作顶升控制的基础依据,这也是间距控制法的精髓所在；同时还要根据需要伸缩缝所在的位置设置更多数目的托换桩以承受更大的压力.此时,高层建筑的顶升量最大值会出现在伸缩缝之处,所以要及时对该处进行加固,而且要求伸缩缝两侧的建筑结构的顶升幅度保持一致.另一方面,为了防止高层建筑的基础底部不产生高强度的变形,伸缩缝处的所有托换桩应安装桩帽,以缓解所受到的压力.另外,一次顶升结束以后,还需观察伸缩缝处的裂缝程度,若情况较差应依据过往经验适时地增加托换桩的数目.

（2）方法二：顶升量控制法

该方法的实质是在计算好伸缩缝处的顶升量之后,设计顶升纠偏方案,将该顶升量作为高层建筑顶升控制的要素之一.对于情形二,在高层建筑顶升纠偏时,变形最厉害的情况往往出现在与伸缩缝距离较远的部位,所以对伸缩缝之处的顶升纠偏控制将更加繁杂和难以驾驭.如果在顶升纠偏的过程中,高层建筑的基础底部未被破坏,需要注意以下几点：千斤顶的布置数目应根据伸缩缝处的实际载荷而定,所以要估算该载荷值；伸缩缝的两侧被看作顶升的位置范围,无论其沉降值的大小如何；两侧的顶升桩的安置密度需尽量统一.如果高层建筑的基础底部有被破坏的几率,此时注意的问题是：首先,将伸缩缝处切断形成两个建筑部分,切断作业需以挖空基础地基为前提,同时安置相应的保护性托换桩；其次,要将两个部分进行各自的顶升纠偏操作.