51.伸缩缝、沉降缝和防震缝有何设置要求?

在高层建筑中，为防止结构因温度变化和混凝土收缩而产生裂缝，常隔一定距离用温度—收缩缝（也称伸缩缝）分开；在高层部分和低层部分之间，由于沉降不同，往往用沉降缝分开；建筑物各部分层数、质量、刚度差异过大，或有错层时，也用防震缝分开。伸缩缝、沉降缝和防震缝将高层建筑划分为若干个结构独立的部分，各部分成为独立的结构单元。

高层建筑设置“三缝”，可以解决产生过大变形和内力的问题，但又会产生许多新的问题。在地震作用时，由于结构开裂、局部损坏和进入弹塑性变形，其水平位移比弹性状态增大很多。因此，伸缩缝和沉降缝的两侧很容易发生碰撞。另一方面，设置“三缝”后，带来了建筑、结构及设备设计上的许多困难，基础防水也不容易处理。近年来，国内较多的高层建筑结构，从设计和施工等方面采取了有效措施后，不设或少设缝，从实践上看来是成功的、可行的。抗震设计时，如果结构平面或竖向布置不规则且不能调整时，则宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。

（1）伸缩缝

高层建筑结构不仅平面尺度大，而且竖向的高度也很大，温度变化和混凝土收缩不仅会产生水平方向的变形和内力，而且也会产生竖向的变形和内力。但是，高层钢筋混凝土结构一般不计算由于温度、收缩产生的内力。因为一方面高层建筑的温度场分布和收缩参数等都很难准确地决定；另一方面混凝土又不是弹性材料，它既有塑性变形，又有徐变和应力松弛，实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。因此，高层建筑混凝土结构的温度—收缩问题，通常通过构造措施来解决。

高层建筑结构伸缩缝的最大间距宜符合表3-8的规定。框架—剪力墙的伸缩缝间距可根据结构的具体布置情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值。当屋面无隔热或保温措施时，或位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，可适当减少伸缩缝的距离。当混凝土的收缩较大或室内结构因施工而外露时间较长时，伸缩的距离也应减小。

目前已建成的许多高层建筑结构，由于采取了充分有效的措施，并进行合理的施工，伸缩缝的实际设置间距已超出了表3-8中规定的数值。如1973年施工的广州白云宾馆长度已达70m，目前最大的间距已超过100m；如北京昆仑饭店（30层剪力墙结构）长度达114m；北京京伦饭店（12层剪力墙结构）达138m，所以《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）规定在有充分依据或有可靠措施时，可以适当加大伸缩缝间距。当然，一般情况下，无专门措施时则不宜超过表3-8中的数值。

在较长的区段上不设温度—收缩缝时,应采取以下的构造措施和施工措施。

1）在温度影响较大的部位提高配筋率。这些部位是：顶层、底层、山墙、内纵墙端开间。对于剪力墙结构，这些部位的最小构造配筋率为0.25%，实际工程一般都在0.3%以上。

2）直接受阳光照射的屋面应加厚屋面隔热保温层，或设置架空通风双层屋面，避免屋面结构温度变化过于剧烈。

3）顶层可以局部改变为刚度较小的形式（如剪力墙结构顶层局部改为框架），或顶层分为长度较小的几段。

4）施工中留后浇带。施工后浇带并不直接减少温度应力，它的作用在于减少混凝土的收缩应力，从而提高它对温度应力的耐受能力。所以通过后浇带的板、墙钢筋应断开搭接，以便两部分的混凝土各自自由收缩；梁主筋断开问题较多，可不断开。后浇带应从受力影响小的部位通过（如梁、板1/3跨度处，连梁跨中等），不必在同一截面上，可曲折而行，只要将建筑物分开为两段即可。

一般后浇带每40m设一道，其宽度700～1000mm，混凝土后浇，钢筋搭接长度35d（图2-13）。有条件时，后浇带采用浇筑水泥的混凝土灌筑，或在水泥中掺微量铝粉使其有一定的膨胀性，防止新老混凝土之间出现裂缝。一般可采用高强混凝土灌筑。

混凝土收缩需要相当时间才能完成，一般在60d后再浇灌后浇带，此时收缩大约可以完成70%，能更有效地限制收缩裂缝。因此，后浇带混凝土可在主体混凝土施工后60d浇筑，有困难时也不应少于30d。后浇混凝土施工时的温度尽量与主体混凝土施工时的温度相近。

后浇带应通过建筑物的整个横截面，分开全部墙、梁和楼板，使得两边都可以自由收缩。后浇带可以选择对结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在同一平面内搭接。一般情况下，后浇带可设在框架梁和楼板的1/3跨处；设在剪力墙洞口上方连梁的跨中或内外墙连接处（图2-14）。

由于后浇带混凝土后浇，钢筋搭接，其两侧结构长期处于悬臂状态，所以模板的支撑在本跨不能全部拆除。当框架主梁跨度较大时，梁的钢筋可以直通而不切断，以免搭接长度过长，产生施工的困难，也防止悬臂状态下产生不利的内力和变形。

（2）沉降缝

当同一建筑物中的各部分由于基础沉降而产生显著沉降差，有可能产生结构难以承受的内力和变形时，可采用沉降缝将两部分分开。沉降缝不但应贯通上部结构，而且应贯通基础本身。通常，沉降缝用来划分同一高层建筑中层数相差很多、荷载相差很大的各部分，最典型的是用来分开主楼和裙房。

设缝还是不设缝，应根据具体条件综合考虑。设沉降缝后，由于上部结构须在缝的两侧均设独立的抗侧力结构，形成双梁、双柱和双墙，建筑、结构问题较多，地下室渗漏不容易解决。通常，建筑物各部分沉降差大体上有三种方法来处理。

1）“放”——设沉降缝，让各部分自由沉降，互不影响，避免出现由于不均匀沉降时产生的内力。

2）“抗”——采用端承桩或利用刚度很大的基础。前者由坚硬的基岩或砂卵石层来承受，尽可能避免显著的沉降差；后者用基础本身的刚度来抵抗沉降差。

3）“调”——在设计与施工中采取措施，调整各部分沉降，减少其差异，降低由沉降差产生的内力。

采用“放”的方法，似乎比较省事，而实际上如前所述，结构、建筑、设备、施工各方面困难不少。有抗震要求时，缝宽还要考虑防震缝的宽度要求。

用刚度很大的基础来抵抗沉降差而不设缝的做法，虽然在一些情况下能“抗”住，但基础材料用量多，不经济。如法兰克富德国银行办公楼（36层），基础底板厚达4m。采用无沉降端承桩只能在有坚硬基岩的条件下，而且桩基造价较高。

以上两种方法都是较为极端的情况。目前许多工程是采用介于两者之间的办法，调整各部分沉降差，在施工过程中留后浇段作为临时沉降缝，等到沉降基本稳定后再连为整体，不设永久性沉降缝，采用这种“调”的办法，使得在一定条件下高层建筑主楼与裙房之间可以不设沉降缝，从而解决了设计、施工和使用上的一系列问题。

由于高层建筑的主楼和裙房的层数相差很远，在具有下列条件之一时才可以不留永久沉降缝：①采用端承桩，桩支承在基岩上；②地基条件较好，沉降量小；③有较多的沉降观测资料，沉降计算比较可靠。

在后两种情况下，可按“调”的办法采取如下措施。

1）调压力差。主楼部分荷载大，采用整体的箱形基础和筏形基础，降低土压力，并加大埋深，减少附加压力；低层部分采用较浅的十字交叉梁基础，增加土压力，使高低层沉降接近。

2）调时间差。先施工主楼，主楼工期长，沉降大，待主楼基本建成，沉降基本稳定，再施工裙房，使后期沉降基本相近。

3）调标高差。当沉降值计算较为可靠时，主楼标高定得稍高，裙房标高定得稍低，预留两者沉降差，使最后两者实际标高相一致。

在上述几种情况下，都要在主楼与裙房之间预留后浇带，钢筋连通，混凝土后浇，待两部分沉降稳定后再连为整体。

目前，广州、深圳等地多采用基岩端承桩，主楼、裙房间不设缝；北京的高层建筑则一般采用施工时留后浇带的做法。

（3）防震缝

抗震设计的高层建筑在下列情况下宜设防震缝：

1）平面长度和外伸长度尺寸超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）限值而又没有采取加强措施。

2）各部分结构刚度相差很远，采用不同材料和不同结构体系。

3）各部分质量相差很大。

4）各部分有较大错层。

防震缝应在地面以上沿全高设置，当不作为沉降缝时，基础可以不设防震缝。但在防震缝处基础应加强构造和连接，高低层之间不要采用主楼框架柱设牛腿，低层屋面或楼面梁搁在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的办法设防震缝，因为地震时各单元之间，尤其是高低层之间的振动情况是不相同的，连接处容易压碎、拉断。在唐山地震中，天津友谊宾馆主楼（9层框架）和裙房（单层餐厅）之间的牛腿支承处压碎、拉断，发生严重破坏。

因此，高层建筑各部分之间凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的，就要连接牢固。绝不要将各部分之间设计得似分不分，似连不连，“藕断丝连”，否则连接处在地震中很容易破坏。

（4）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）中对伸缩缝、沉降缝和防震缝的有关规定

为防止建筑物在地震中相碰，防震缝必须留有足够宽度。防震缝净宽度原则上应大于两侧结构允许的地震水平位移之和。防震缝最小宽度应符合下列要求。

1）框架结构（包括设置少量剪力墙的框架结构）房屋，高度不超过15m的部分，可取100mm；超过15m的部分，抗震设防烈度为6度、7度、8度和9度时，应相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。

2）框架—剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的70%采用，剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50%采用，但二者均不宜小于100mm。

防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按不利的结构类型确定；防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度应按较低的房屋高度确定；当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝的宽度；防震缝宜沿房屋全高设置；地下室、基础可不设防震缝，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接；结构单元之间或主楼与裙房之间如无可靠措施，不应采用牛腿托梁的做法设置防震缝。

抗震设计时，伸缩缝和沉降缝应留有足够的宽度，满足防震缝的要求。无抗震设防时，沉降缝也应有一定的宽度，防止因基础倾斜而顶部相碰的可能性。