某工程超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)體會(huì)

林振聯(lián) 高久旺

(悉地(北京)國(guó)際建筑設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，北京 100013)

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某工程超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)體會(huì)

林振聯(lián) 高久旺

(悉地(北京)國(guó)際建筑設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，北京 100013)

分析了超長(zhǎng)地下室裂縫產(chǎn)生的原因，介紹了超長(zhǎng)無(wú)縫地下室設(shè)計(jì)常用的方法，并結(jié)合工程實(shí)例，闡述了加強(qiáng)帶結(jié)合跳倉(cāng)法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐表明地下室底板及外墻均未出現(xiàn)裂縫，該設(shè)計(jì)方法滿(mǎn)足規(guī)范要求。

超長(zhǎng)地下室，跳倉(cāng)法，加強(qiáng)帶，無(wú)縫設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)的建筑行業(yè)得到了快速的發(fā)展，超長(zhǎng)超寬地下室也越來(lái)越多。我國(guó)混凝土規(guī)范對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式給出了伸縮縫的間距要求，而實(shí)際工程中，由于防水、使用功能限制等問(wèn)題，地下室結(jié)構(gòu)往往不設(shè)縫?；炷烈?guī)范8.1.1條文說(shuō)明中明確設(shè)縫的目的是減少由于溫度、收縮引起的混凝土裂縫[1]。規(guī)范同時(shí)規(guī)定，采取相應(yīng)的措施后，伸縮縫的間距可以超過(guò)規(guī)范要求。超長(zhǎng)無(wú)縫地下室通常采用后澆帶、膨脹帶等措施來(lái)消除不設(shè)縫對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

1 超長(zhǎng)地下室裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因大體可以分成兩類(lèi)：1)外荷載引起的裂縫，又可細(xì)分為主要應(yīng)力引起的裂縫及結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫；2)變形裂縫，主要由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的變形應(yīng)力引起的裂縫，此類(lèi)裂縫主要特點(diǎn)是自由變形受到約束引起的裂縫。而實(shí)際工程中80%的裂縫都是由于變形變化引起的裂縫，由荷載引起的裂縫約占20%[2]。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化釋放的水化熱能產(chǎn)生很大的溫度變化和收縮作用，是導(dǎo)致大體積混凝土溫度裂縫的主要原因。實(shí)際工程中發(fā)生的早期裂縫現(xiàn)象，在拆模板時(shí)出現(xiàn)，甚至拆模板前就出現(xiàn)，特別是高強(qiáng)度等級(jí)泵送混凝土，由于水泥用量多，水灰比大，尤為常見(jiàn)。此種早期裂縫是由“早期塑性收縮”“終凝前的收縮”引起，包括自身收縮，沉縮和水分蒸發(fā)收縮，此種收縮發(fā)生在混凝土澆灌后12 h以?xún)?nèi)[3]。

2 超長(zhǎng)無(wú)縫地下室設(shè)計(jì)常用方法

結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是影響溫度應(yīng)力的因素之一，并且只在結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較小的一定范圍之內(nèi)對(duì)溫度應(yīng)力影響顯著，超過(guò)一定長(zhǎng)度即使設(shè)置伸縮縫也沒(méi)有意義，留伸縮縫不僅麻煩，而且主要問(wèn)題是容易造成漏水并對(duì)抗震不利。

2.1 后澆帶

設(shè)置后澆帶是超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的方法之一，且是高規(guī)中提及且被廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員采用的方法?；炷潦湛s需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，一般45 d后收縮大約可以完成60%。后澆帶就是利用混凝土這一特征，釋放混凝土硬化過(guò)程中的收縮應(yīng)力，較少和控制混凝土的初始裂縫。

主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1)間距：沿長(zhǎng)度每隔30 m～40 m留一道貫通頂板、底板及墻體的后澆帶，實(shí)際應(yīng)根據(jù)建筑長(zhǎng)度、氣候環(huán)境來(lái)綜合考慮；2)寬度：后澆帶寬度不小于800 mm；3)位置：宜設(shè)置在柱距三等分的中間范圍，此部分一般受力較小；4)鋼筋：高規(guī)3.4.13第3款規(guī)定鋼筋宜采用搭接接頭，此種方法施工費(fèi)事，質(zhì)量不易保證，因此建議鋼筋在后澆帶處不用斷開(kāi)，鋼筋不斷開(kāi)由于混凝土可能產(chǎn)生的超應(yīng)力，而后澆帶實(shí)際選擇在受力較小的位置，也就不存在超應(yīng)力問(wèn)題[4]；5)材料：采用高一等級(jí)的微膨脹混凝土；6)澆筑時(shí)間：宜在其兩側(cè)混凝土澆筑完畢45 d后進(jìn)行澆筑，最好不少于兩個(gè)月。

其存在的問(wèn)題：1)后澆帶容易積存垃圾，清理工作困難；2)增加支模及保護(hù)，給施工帶來(lái)不便，影響施工進(jìn)度；3)為保證新老混凝土連接的可靠，兩側(cè)混凝土面需鑿毛處理，施工麻煩；4)如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，容易在接頭位置形成兩條細(xì)裂縫，存在漏水隱患。

2.2 補(bǔ)償收縮混凝土設(shè)計(jì)

中國(guó)建筑科學(xué)研究院提出的采用UEA加強(qiáng)帶取代后澆帶的做法，其主要原理是利用膨脹劑在混凝土硬化過(guò)程中體積增大，是混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力以抵消混凝土由于收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而控制裂縫的開(kāi)展，提高抗裂性能[5]。

交通部門(mén)負(fù)責(zé)維修治理站認(rèn)定，負(fù)責(zé)維護(hù)站聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管；環(huán)境部門(mén)負(fù)責(zé)車(chē)輛排放性能檢測(cè)監(jiān)管，負(fù)責(zé)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管；公安部門(mén)要求排放不合格車(chē)輛禁行，并對(duì)其進(jìn)行安全性能檢測(cè)；質(zhì)檢部門(mén)負(fù)責(zé)對(duì)檢測(cè)站和維修站設(shè)備等技術(shù)能力進(jìn)行認(rèn)定。

主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1)沿長(zhǎng)度每隔40 m～50 m設(shè)置加強(qiáng)帶，帶寬2 000 mm；2)帶內(nèi)混凝土摻14%～15%的UEA，帶外混凝土摻10%～12%的UEA；3)帶兩側(cè)設(shè)置鋼絲網(wǎng)，防止帶外混凝土流入帶內(nèi)；4)帶內(nèi)鋼筋貫通并配置加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋面積為受力鋼筋1/2；5)可連續(xù)澆筑。

其存在的問(wèn)題：施工要求嚴(yán)，對(duì)氣候環(huán)境敏感，干燥地區(qū)膨脹率難以保持[6]。

2.3 跳倉(cāng)法

跳倉(cāng)法的指導(dǎo)思想是王鐵夢(mèng)提出的“抗放兼施，先放后抗、以抗為主”的設(shè)計(jì)原則，由于混凝土水化熱升溫迅速，溫度也迅速，一般5 d～7 d就能達(dá)到環(huán)境溫度，跳倉(cāng)法就是基于以上特點(diǎn)，釋放早期溫度應(yīng)力，后期利用混凝土不斷增長(zhǎng)的抗拉能力來(lái)抵抗收縮應(yīng)力。其主要應(yīng)用于基礎(chǔ)工程。

主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1)每一倉(cāng)的長(zhǎng)度和寬度均不超過(guò)40 m；2)跳倉(cāng)混凝土澆筑時(shí)間可根據(jù)施工進(jìn)度來(lái)控制，間隔時(shí)間宜為7 d～10 d；3)合理的控制混凝土等級(jí)，適當(dāng)延長(zhǎng)初凝時(shí)間。一般混凝土等級(jí)控制在C35以下，齡期可采用60 d和90 d。

主要施工要點(diǎn)如下：1)加強(qiáng)保溫保濕養(yǎng)護(hù)；2)減少水灰比，控制坍落度；3)控制入模溫度，最高不超過(guò)30 ℃～32 ℃，里表溫差不超過(guò)25 ℃～30 ℃，重點(diǎn)控制降溫速率不超過(guò)1.5 ℃/d～2 ℃/d[7]；4)注意施工縫處的防水構(gòu)造，加強(qiáng)施工縫處的養(yǎng)護(hù)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

3.2 超長(zhǎng)地下室處理措施

本工程設(shè)計(jì)之初采用的是后澆帶的方法，施工單位提出的該項(xiàng)目地處南方，南方雨水多，設(shè)置后澆帶對(duì)于施工進(jìn)度及質(zhì)量都有較大的影響。經(jīng)過(guò)調(diào)研，我司改后澆帶為加強(qiáng)帶。本工程超長(zhǎng)地下室的主要處理措施如下：

1)長(zhǎng)軸方向每隔40 m～50 m設(shè)置一縱向加強(qiáng)帶，加強(qiáng)帶寬度2 m，把地下室共分為5個(gè)區(qū)域，從左至右為1區(qū)～5區(qū)，每個(gè)區(qū)

域設(shè)置一橫向加強(qiáng)帶。

2)膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)混凝土采用高一等級(jí)的膨脹混凝土，摻入10%～12%的膨脹劑。

3)膨脹加強(qiáng)帶按照?qǐng)D1設(shè)置加強(qiáng)鋼筋及帶兩側(cè)鋼絲網(wǎng)片。

4)長(zhǎng)軸方向采用跳倉(cāng)法施工，施工順序1→3→2→5→4，利用每個(gè)工段的施工時(shí)間，每個(gè)區(qū)域澆筑混凝土的時(shí)間間隔為7 d～10 d。

5)橫向加強(qiáng)帶混凝土連通該區(qū)域混凝土一起澆筑。縱向加強(qiáng)帶混凝土在施工2區(qū)、4區(qū)筏板時(shí)同時(shí)澆筑。

6)底板由于厚度800 mm，承臺(tái)厚度均在1 000 mm以上，屬于大體積混凝土，因此底板混凝土采用60 d強(qiáng)度，降低混凝土的水泥用量，減少早期水化熱。

7)控制梁板、外墻的混凝土等級(jí)不超過(guò)C35，減少收縮。

8)適當(dāng)增加地下室外墻的配筋率，墻體水平筋按照細(xì)而密的原則配筋。本工程中水平筋配筋率控制不小于0.5%，間距控制在150 mm以?xún)?nèi)。

9)對(duì)混凝土膨脹期的保水養(yǎng)護(hù)提出要求，要求施工單位進(jìn)行澆灌振搗，精心養(yǎng)護(hù)管理。

本工程已于2016年8月結(jié)構(gòu)封頂，地下室底板及外墻均未出現(xiàn)裂縫，滿(mǎn)足規(guī)范要求，證明本工程的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是成功的。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大面積混凝土結(jié)構(gòu)的需求日益增長(zhǎng)，地下室結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)范的限值已經(jīng)越來(lái)越普遍，做好超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作也是非常必要的。地下室結(jié)構(gòu)的抗裂設(shè)計(jì)不應(yīng)一味的增加鋼筋，而是要根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)材料及施工工藝提出合理且詳細(xì)的要求，是促進(jìn)超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)發(fā)展的基礎(chǔ)。本文通過(guò)對(duì)常用的超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行要點(diǎn)分析，并結(jié)合實(shí)際工程，介紹了加強(qiáng)帶結(jié)合跳倉(cāng)法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望可以為超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有益的幫助。

[1] GB 50010—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004:6.

[3] 李國(guó)勝.多高層建筑基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011:56-57.

[4] 李國(guó)勝，李軍軍.高層主樓與裙房或地下車(chē)庫(kù)之間的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2005,35(7)：3-6.

[5] 黃以莊.超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu),2010,40(6)：90-92.

[6] 李 明，劉 浩.防止和減輕超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的建議[J].北方交通,2008(6)：141-143.

[7] 梁志紅.廣州云頂雅苑地下室設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu),2011,41(4)：1337-1339.

On seamless design for super-long underground basement structure in some project

Lin Zhenlian Gao Jiuwang

(InternationalArchitecturalDesignConsultingCo.,Ltd,Beijing100013,China)

The paper analyzes the reasons for the cracks on the super-long basement, introduces the common methods for the super-long seamless cracks, combined with the engineering example, illustrates the design for reinforcing band sequence method, and proves by the result that no cracks can be found on basement bottom slab and external walls and indicates the design method can meet the demands for regulations.

super-long basement, sequence method, reinforcing band, seamless design

1009-6825(2017)10-0055-02

2017-01-16

林振聯(lián)(1982- )，男，工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師

TU318

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