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超長地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計體會探討

戴數(shù)今
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超長地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的重點在于對裂縫的控制。其中，外部的荷載作用、材料的溫度、收縮變化以及結(jié)構(gòu)的不均勻沉降是裂縫出現(xiàn)的重要因素，我們可應(yīng)用設(shè)置膨脹加強帶、后澆帶和采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等設(shè)計辦法以及“跳倉法”等施工工藝進行解決。在設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)注意混凝土的強度不宜過高。利用鋼筋及鄰位約束在混凝土膨脹時建立起預(yù)壓應(yīng)力，進而控制膨脹率。在正式施工時，保證膨脹劑的摻入量，同時適當(dāng)?shù)販p少水泥使用量，以此降低水化熱。此外，在混凝土布料、振搗時，也要確保其勻質(zhì)、密實，并進行全面養(yǎng)護。

超長地下室；結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計；體會

混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)GB50010-2010的規(guī)范要求，通常情況下剪力墻結(jié)構(gòu)長度大于45m、框架結(jié)構(gòu)長度大于55m，即需要設(shè)置伸縮縫，而對于地下室結(jié)構(gòu)而言更是要在30m就要考慮設(shè)置伸縮縫。但是變形縫的設(shè)置往往和建筑立面效果以及平面使用功能發(fā)生沖突。所以，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時市場遇到建筑要求較少設(shè)縫或者根本不設(shè)縫的情況，致使變形縫間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所規(guī)定的長度。特別是地下室設(shè)縫一般會對建筑使用功能造成不良影響，而且地下室變形縫處止水的處理難度大，若不妥善處理將會產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象。超長結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)前在工程項目中廣泛應(yīng)用，然而也存在著諸多問題。以下筆者將結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，并通過本文，針對超長地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的體會進行闡述。

1　超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生

一般來說，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因主要有三點：①由外部荷載作用產(chǎn)生應(yīng)力，進而引起的裂縫。外部荷載可分為豎向荷載和水平荷載，豎向荷載主要有上部及各層地下室頂板傳來的荷載、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重、地下水浮力等；水平荷載主要有地下室側(cè)向土壓力、地下水壓力、地震水平荷載、人防等效靜荷載等。這些外部荷載作用均能夠利用內(nèi)力分析、通過應(yīng)力計算來進行確定其作用機理和數(shù)值大小，并通過合理的配筋計算把裂縫寬度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)；②結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降所引起的裂縫。能夠利用科學(xué)的選擇基底持力層或者樁端持力層，精確的計算建筑物沉降量和沉降差等方法來控制此類裂縫；④由溫度變化、結(jié)構(gòu)收縮與膨脹等因素所引起的變形裂縫，因影響因素比較廣，所以難以準(zhǔn)確確定，但這也是超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的關(guān)鍵所在。

2　超長地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計

2.1設(shè)置后澆帶

設(shè)置后澆帶是當(dāng)前超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中比較常用的方法之一，主要作用為釋放初期混凝土收縮應(yīng)力，降低混凝土的收縮變形。后澆帶的間距通常在30～40m，若應(yīng)用微膨脹混凝土，其間距可延長到50m。后澆帶適合在受力較小的部位設(shè)置，通常在梁跨1/3的位置，同時要防止在大跨位置設(shè)置后澆帶。后澆帶的寬度通常在800～1000mm之間，還要滿足鋼筋搭接長度的要求（如圖1）。

圖1　超長地下室底板后澆帶平面示意圖

后澆帶內(nèi)梁板縱向鋼筋處理可分為三種：

（1）梁板鋼筋都不斷開，施工便捷，但是鋼筋會限制混凝土的收縮，從而對后澆帶的效果造成影響。

（2）梁板鋼筋都斷開再搭接，然而梁鋼筋搭接和焊接處理比較困難，質(zhì)量保證較難，容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隱患。

（3）板鋼筋斷開，而梁鋼筋不斷，如此能夠極大地降低鋼筋全部不斷對混凝土收縮造成的限制，同時也防止梁鋼筋全部搭接與焊接的復(fù)雜性。后澆帶經(jīng)跨梁板配筋適當(dāng)增加。

2.2設(shè)置膨脹加強帶

后澆帶的設(shè)置是一種“抗防皆有，以防為主”的設(shè)計方法，然而由于后澆帶部分不能和主體工程同步施工，也使施工過程面臨著諸多的問題。應(yīng)用膨脹加強帶的設(shè)置便較好的解決了后澆帶所出現(xiàn)的問題。

全部主體結(jié)構(gòu)混凝土均摻入10～12%的膨脹劑，膨脹率是（2～3）×10-4。運用膨脹劑收縮混凝土在硬化過程中所產(chǎn)生的膨脹作用，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生少許的預(yù)應(yīng)力以補償混凝土在硬化過程中所產(chǎn)生的溫度及收縮拉應(yīng)力，從而避免了收縮裂縫或者將裂縫控制在無害裂縫的范圍之內(nèi)。加強帶和主體結(jié)構(gòu)連續(xù)澆搗，僅需在加強帶位置換膨脹劑摻量更高的混凝土。地下結(jié)構(gòu)若有條件進行保濕養(yǎng)護，則適合應(yīng)用膨脹加強帶，它是一種“抗防兼?zhèn)?，以抗為主”的設(shè)計方式。

2.3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

利用施加預(yù)應(yīng)力促使梁板當(dāng)中所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力抵消因混凝土溫度改變及收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，避免收縮裂縫的產(chǎn)生，最終達到擴大溫度伸縮縫間距甚至不設(shè)置伸縮縫的目的。從當(dāng)前來看，我國已經(jīng)有長度大于200m的超長地下室利用施加預(yù)應(yīng)力不設(shè)伸縮縫的工程案例。

2.4超長地下室在設(shè)計過程中所需要注意的問題

（1）混凝土的強度等級越高其收縮率也就隨之越高，所以地下室混凝土強度等級通常不宜過高，一般要求控制在C40以內(nèi)。通產(chǎn)情況下，地下室均采用密實混凝土自防水，同時地下室外墻涂抹穩(wěn)定的防水涂料，通過設(shè)置多道防線來防止地下室滲漏也是至關(guān)重要的。

（2）混凝土膨脹應(yīng)利用鋼筋以及鄰位約束才可以在結(jié)構(gòu)當(dāng)中建立起預(yù)壓應(yīng)力，超長地下室墻板應(yīng)該適當(dāng)?shù)奶嵘浣盥?，因墻體施工及其養(yǎng)護的難度系數(shù)較大，容易受到外部溫度的影響，極易產(chǎn)生縱向裂縫，墻體水平筋需要根據(jù)細(xì)而密的原則進行配筋。墻體水平構(gòu)造筋的間距應(yīng)該控制150mm以內(nèi)，配筋率不應(yīng)低于0.4～0.5%，在墻中部水平筋的間距可加密到50～100mm。

（3）需要根據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（GB50119）以及《混凝土膨脹劑》（JC476）的要求選擇膨脹劑。按照工程項目實際情況并參照相關(guān)資料，防水規(guī)程限制膨脹率應(yīng)控制一定的范圍內(nèi)，其中可參考范圍數(shù)值：底板是（2～2.5）×10-4，側(cè)墻是（3～3.5）× 10-4，后澆帶或是膨脹加強帶是（3.5～4.5）×10-4。膨脹劑的摻入量需要按照不同膨脹劑產(chǎn)品以及設(shè)計要求混凝土限制膨脹率，應(yīng)進行現(xiàn)場試驗確定。

3　超長地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計在施工中需要注意的問題

（1）地下室底板混凝土可采用60d或90d強度，以降低水泥用量，減少混凝土早期水化熱。

（2）應(yīng)確保膨脹劑的質(zhì)量及摻量的準(zhǔn)確。

（3）混凝土布料、振搗應(yīng)按施工規(guī)范進行，保證混凝土振搗密實、勻質(zhì)。

（4）超長地下室養(yǎng)護工作非常重要，膨脹混凝土采用保濕養(yǎng)護才能更好地發(fā)揮其膨脹效應(yīng)。墻體模板不僅有保溫保濕作用而且能限制混凝土膨脹，有利于混凝土內(nèi)預(yù)壓力的形成。

4　其它問題的有效處理

超長地下室縱然采取了各種措施，墻體裂縫也很難避免，特別是在混凝土強度等級很高時，墻體極易產(chǎn)生裂縫。對于墻體裂縫，我們可根據(jù)下面的原則進行修補：

（1）寬度低于0.2mm的裂縫，可予以修補；

（2）寬度超過0.2mm的非貫穿裂縫，可以鑿開30～50mm的長度，使用膨脹水泥砂漿或者環(huán)氧樹脂進行修補；

（3）對于貫穿裂縫，可以使用化學(xué)注漿的方法進行修補；

（4）外墻外設(shè)防水涂料作為防水隔離層，對于避免地下室墻滲漏、地下水有害離子對墻體造成侵蝕或彌補缺陷均具有良好的效果。

5　結(jié)語

總而言之，地下室裂縫出現(xiàn)的原因較為繁瑣，尤其是超長混凝土結(jié)構(gòu)更加易于出現(xiàn)由于各種材料、環(huán)境等因素所造成的裂縫。因此，在實際工作中應(yīng)當(dāng)先對裂縫出現(xiàn)的原因進行深入分析，盡可能釋放混凝土自身所出現(xiàn)的應(yīng)力，降低混凝土收縮變形，強化混凝土構(gòu)件的抗裂性，及時對混凝土進行養(yǎng)護，最終有效控制超長地下室結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生。

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TU93

A

1673-0038（2015）06-0001-02

2015-1-16

戴數(shù)今（1970-），男，工程師，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的工作。