高层住宅楼不合理立面造型的危害及防治措施

郭振华

(上海建浩工程顾问有限公司，上海 200030)

高层住宅楼不合理立面造型的危害及防治措施

郭振华

(上海建浩工程顾问有限公司，上海 200030)

通过对某高层住宅楼地下室结构产生的大量方向一致的规则裂缝的深入分析，强调了高层住宅楼不合理立面组合可能给地下室结构带来的不良后果，并从结构设计及施工等方面提出了相应的防治措施，以保证地下室结构的安全。

立面造型，不均匀沉降，规则裂缝

1 工程概况

无锡某区一处高层住宅由地上和地下两部分结构组成。地上结构由25层剪力墙结构的1号、2号两栋高层塔楼和5层框架结构的3号楼组成。在平面布局上，3号楼在中间，1号和2号塔楼在两端，基本上呈一字形对称排列，在立面造型上形成两边高、中间低的对称形式。该单位工程建筑面积为31 482．2 m2，其中地下单层人防地下室建筑面积为7 696 m2，1号、2号楼的建筑高度分别为78．25 m，3号楼的建筑高度为18．25 m。

该人防地下室采用了钻孔灌注桩地基，分为抗拔桩及抗压桩。其中抗压桩型为KZHb700-40-13，桩长度为40 m，单桩承载力极限值为4 800 kN，混凝土强度为C35，桩端的持力层为⑧-2层粉质粘土，桩端进入持力层深度不小于2．10 m。整个地下室宽度为48 m，长度为170．8 m，采用筏板基础。位于地下室两端的1号、2号高层塔楼地下室筏板厚度为130 cm，其余部分筏板厚度为50 cm。地下室外墙厚度为40 cm，临空墙厚度为30 cm，40 cm;地下室顶板厚度为30 cm。1号和2号高层塔楼之间的地下室长度为84．4 m，而3号楼框架结构贯穿于其中间部位。3号楼框架结构宽度为13．9 m，沿其框架结构长度方向设两道变形缝，间距为22．8 m。1号、2号楼地下室结构区域与3号楼地下室交界部位均采用沉降后浇带做法，其宽度为100 cm，钢筋为连续绑扎。另外，整个地下室底板和顶板设置了四道横向温度后浇带，沿其长度方向均匀布置，后浇带宽度为100 cm。地下室结构采用抗渗混凝土，抗渗等级为 S8，纤维用量为0．9 kg/m3，纤维长度为19 mm(聚丙烯)。地下室结构采用Ⅲ级钢，底板、墙柱、梁及顶板混凝土强度等级均为C30，沉降后浇带及温度后浇带混凝土强度等级为C35，为微膨胀混凝土。

2 地下室结构产生裂缝情况

该工程于2010年上半年开始施工。2010年下半年，在3号楼地上5层主体结构施工完成及塔楼1号和2号楼施工至第17，18层时，发现该地下室结构开始出现有规则的裂缝现象，并且随着塔楼1号、2号楼结构的继续向上施工及时间推移，地下室结构出现的有规则裂缝越来越多。2011年1月，塔楼1号、2号楼25层主体结构全部封顶。在2011年3月施工方完成了地下室沉降后浇带混凝土浇筑后，地下室结构有规则裂缝仍然继续发展。

从现场勘查看，该工程地下室结构裂缝发生在3号楼区域范围内，地下室底板、墙体、顶板都有裂缝出现。从出现的裂缝特征看，地下室顶板出现了大量裂缝，地下室底板和墙体裂缝相对较少，且底板后浇带部位也出现了裂缝，所有裂缝的展开方向基本上是沿着地下室结构的宽度方向，很有规则性，且裂缝穿透了地下室顶板，造成了地下室结构严重渗漏水。据初步统计，地下室裂缝总长度超过了800 m。

3 地下室结构产生裂缝原因分析

根据该工程地下室结构有规则裂缝发生的实际情况看，主要是楼的整体地基产生严重不均匀沉降造成的。该工程结构的两端是25层的1号、2号楼高层结构，而中间是3号楼的5层框架结构，且1号、2号楼之间的距离较大(84．4 m)，形成了典型的“两头沉”受力机理状态。在结构设计处理上，地下室的底板、顶板后浇带部位钢筋未断开，并随着1号、2号楼的结构施工及重量荷载的加大，引起了1号、2号楼和3号楼之间沉降的不均匀，造成了地下室结构大量裂缝的出现。

从该工程设计平面布局及立面造型上推断，该工程地下室结构出现裂缝的根本原因，是结构的高低层相差过于悬殊、两个高层楼(1号、2号)距离过大、夹在其间的3号楼地下室底板和顶板结构设计钢筋在后浇带部位未断开及高低楼施工未充分考虑时间差等因素联合起作用，形成了一种“扁担挑水”受力机理状态，由于“扁担”两端荷载过大且“扁担”又细长、刚度不足，使得“扁担”产生了严重下弯变形。为此，预防地下室结构出现严重不均匀沉降是解决该工程地下室结构产生裂缝的根本方法。

4 防止地下室结构出现不均匀沉降的措施

4．1 做好地基基础的合理设计

4．1．1 地基基础承载能力确定

地基土在荷载作用下将产生相应变形，荷载增大到一定程度时，土体便会因剪切破坏而丧失稳定性。地基土的剪切破坏，对建筑物的危害性较大。另一方面，不均匀的地基变形如果超过了建筑物所容许的限度，建筑结构就会产生开裂。所以，地基容许承载力的确定，不仅要考虑地基土本身的特性，而且涉及建筑物容许变形值的问题。在设计前就要通过统计分析，或参考《地基基础设计规范》中提供的承载力表值，或借鉴条件相近的已有建筑物的成功经验，来确定总结出各种特性土在某种条件下适用的容许承载力数值。

4．1．2 基础埋深控制

《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中，要求高层建筑基础埋深必须满足地基变形和稳定的要求，以减少建筑的不均匀沉降及整体倾斜。对有桩的基础，基础埋深不宜小于建筑物高度的1/20。

4．2 做好高低楼层立面组合比例的合理控制及施工间歇安排

实践表明，楼立面体型比例不合理常常是削弱建筑物整体刚度和加剧不均匀沉降的重要因素。建筑物立面的高低变化太大，地基各部分所受到的荷载轻重不同，自然也容易出现大量的不均匀沉降，最终不可避免地造成地下室结构出现裂缝。

在实际中，在做好地基基础合理设计的条件下，要注意适当处理好建筑立面高低变化比例也是十分必要的，这样可以尽可能地减少地基基础出现严重不均匀沉降后果，不能只为立面造型的美观和变化独特，而忽视了由其可能带来的结构严重不均匀沉降的不利因素。本工程的1号、2号楼是25层高层楼，而夹在其中间的3号楼是5层框架结构，高低比例严重失调，并且1号、2号楼之间的距离过长(84．4 m)，使得夹在其中的3号楼的长高比远远超过3，造成了整个工程结构形成了一种“扁担挑水”受力机理状态，两头“水桶”荷载过大且“扁担”又细长，导致地下室结构出现了大量展开方向基本一致的结构裂缝。

另外，当拟建的相邻建筑物之间轻重和高低相差悬殊时，最好按照先重后轻的程序进行施工;有时还需在重建筑物竣工后间歇一段时间，然后再建造轻的临近建筑物，而间歇时间的衡量标准就是对重或高层建筑物的沉降观测数据，即沉降观测值变化趋于稳定的某较小值。如果重或高的主体建筑物与轻的或矮的附属建筑物相连时，也应按上述原则处理。该工程在施工过程中，为赶工期而采取了高层楼与低层楼同步施工方式，未考虑优先施工高层、间隔一段时间后再施工低层部位的做法，致使整体地下室结构出现了由于不均匀沉降而造成的规则裂缝。

4．3 有效做好施工过程中地基不均匀沉降观测

在地下室施工之前，应委托具有相应资质的沉降观测单位，根据工程实际情况编制可行的沉降观测方案。在地下室及地上结构施工过程中，沉降观测单位依据沉降观测方案进行定期地有效地观测地基沉降情况，及时发现出现严重不均匀沉降现象，防止过大的不均匀沉降给地下结构造成的损害。

4．4 做好地下室沉降后浇带施工

在进行地下及地上结构施工过程中，如果沉降后浇带施工的不好也会给地下室结构造成裂缝缺陷。该工程在进行地下室结构施工过程中，底板和顶板的沉降后浇带部位钢筋未断开，将1号、2号楼及3号楼地下室结构形成一个整体。随着地上高层结构的不断升高，产生了整体地下室结构的不均匀沉降，即位于中间部位的3号楼地下室结构产生向上隆起的弯曲变形，最终造成3号楼地下室结构逐步出现大量有规则的结构裂缝。

在遇到地上建筑物立面造型比例失衡、复杂的工程时，在进行其地下室结构施工处理上，应将整体地下室沉降后浇带部位钢筋错开50%断开(或采用沉降缝处理形式)，这样可以有效起到沉降后浇带抵消地基不均匀沉降可能带来的不利影响。当高层楼主体结构封顶且沉降观测指标基本趋于稳定时，再考虑进行整体地下室沉降后浇带部位施工。

在浇筑沉降后浇带混凝土之前，首先要采用搭接焊方法将沉降后浇带部位断开的钢筋再连接起来，之后再浇筑提高一个强度等级的膨胀混凝土。通过这种处理方式，会减少立面造型比例失衡、复杂的建筑物地下室结构由于严重的不均匀沉降而带来的规则结构裂缝的出现。

5 结语

中国现代化的发展步伐催生了城市化的快速扩张，大量的高层住宅楼拔地而起。在高层住宅楼结构设计上，在追求立面造型美观的同时，也要确保立面造型比例的合理性，这是十分必要的。另外，施工单位在编制高层楼地下室结构施工方案时，要充分考虑地上结构立面造型这一因素或其特殊性，因地制宜地采取相应的施工技术措施，减少高层住宅楼不合理的立面造型可能给其地下室结构所带来的危害。

［1］郭中华，吕学敏．高层房屋建筑基础不均匀沉降的原因分析及措施研究［J］．装饰理论，2001(3)：92-93．

［2］麻延军．建筑地基不均匀沉降原因与设计探讨［J］．科技创新导报，2009(34)：67-69．

［3］刘晓辉．钢筋混凝土结构裂缝的成因分析［J］．山西建筑，2011，37(14)：42-43．

Irrational vertical shape hazards and preventive measures of high-rise residential buildings

GUO Zhen-hua

(Shanghai Jianhao Engineering Consulting Co．，Ltd，Shanghai 200030，China)

Through analyzing regular basement cracks of the high-rise residential building，the paper emphasizes irrational vertical structure hazards of high-rise residential building，and puts forward corresponding preventive measures from aspects of structural design and construction，in order to guarantee the basement safety．

vertical shape，uneven settlement，regular cracks

TU318

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.109

1009-6825(2013)10-0030-02

2013-01-12

郭振华(1964-)，男，工程师，全国注册监理工程师