林振聯 高久旺

(悉地(北京)國際建筑設計顧問有限公司，北京 100013)

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某工程超長地下室結構無縫設計體會

林振聯 高久旺

(悉地(北京)國際建筑設計顧問有限公司，北京 100013)

分析了超長地下室裂縫產生的原因，介紹了超長無縫地下室設計常用的方法，并結合工程實例，闡述了加強帶結合跳倉法的設計要點，經實踐表明地下室底板及外墻均未出現裂縫，該設計方法滿足規(guī)范要求。

超長地下室，跳倉法，加強帶，無縫設計

近年來，隨著我國經濟快速發(fā)展，我國的建筑行業(yè)得到了快速的發(fā)展，超長超寬地下室也越來越多。我國混凝土規(guī)范對于不同結構形式給出了伸縮縫的間距要求，而實際工程中，由于防水、使用功能限制等問題，地下室結構往往不設縫?；炷烈?guī)范8.1.1條文說明中明確設縫的目的是減少由于溫度、收縮引起的混凝土裂縫[1]。規(guī)范同時規(guī)定，采取相應的措施后，伸縮縫的間距可以超過規(guī)范要求。超長無縫地下室通常采用后澆帶、膨脹帶等措施來消除不設縫對結構產生的不利影響。

1 超長地下室裂縫產生的原因

混凝土結構裂縫產生的原因大體可以分成兩類：1)外荷載引起的裂縫，又可細分為主要應力引起的裂縫及結構次應力引起的裂縫；2)變形裂縫，主要由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產生的變形應力引起的裂縫，此類裂縫主要特點是自由變形受到約束引起的裂縫。而實際工程中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]。

大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化釋放的水化熱能產生很大的溫度變化和收縮作用，是導致大體積混凝土溫度裂縫的主要原因。實際工程中發(fā)生的早期裂縫現象，在拆模板時出現，甚至拆模板前就出現，特別是高強度等級泵送混凝土，由于水泥用量多，水灰比大，尤為常見。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以內[3]。

2 超長無縫地下室設計常用方法

結構長度是影響溫度應力的因素之一，并且只在結構長度較小的一定范圍之內對溫度應力影響顯著，超過一定長度即使設置伸縮縫也沒有意義，留伸縮縫不僅麻煩，而且主要問題是容易造成漏水并對抗震不利。

2.1 后澆帶

設置后澆帶是超長混凝土結構設計常用的方法之一，且是高規(guī)中提及且被廣大結構設計人員采用的方法?；炷潦湛s需要相當長的時間才能完成，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，釋放混凝土硬化過程中的收縮應力，較少和控制混凝土的初始裂縫。

主要設計要點如下：1)間距：沿長度每隔30 m～40 m留一道貫通頂板、底板及墻體的后澆帶，實際應根據建筑長度、氣候環(huán)境來綜合考慮；2)寬度：后澆帶寬度不小于800 mm；3)位置：宜設置在柱距三等分的中間范圍，此部分一般受力較??；4)鋼筋：高規(guī)3.4.13第3款規(guī)定鋼筋宜采用搭接接頭，此種方法施工費事，質量不易保證，因此建議鋼筋在后澆帶處不用斷開，鋼筋不斷開由于混凝土可能產生的超應力，而后澆帶實際選擇在受力較小的位置，也就不存在超應力問題[4]；5)材料：采用高一等級的微膨脹混凝土；6)澆筑時間：宜在其兩側混凝土澆筑完畢45 d后進行澆筑，最好不少于兩個月。

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

2.2 補償收縮混凝土設計

中國建筑科學研究院提出的采用UEA加強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程中體積增大，是混凝土產生預壓應力以抵消混凝土由于收縮而產生的拉應力，從而控制裂縫的開展，提高抗裂性能[5]。

交通部門負責維修治理站認定，負責維護站聯網監(jiān)管；環(huán)境部門負責車輛排放性能檢測監(jiān)管，負責檢驗機構聯網監(jiān)管；公安部門要求排放不合格車輛禁行，并對其進行安全性能檢測；質檢部門負責對檢測站和維修站設備等技術能力進行認定。

主要設計要點如下：1)沿長度每隔40 m～50 m設置加強帶，帶寬2 000 mm；2)帶內混凝土摻14%～15%的UEA，帶外混凝土摻10%～12%的UEA；3)帶兩側設置鋼絲網，防止帶外混凝土流入帶內；4)帶內鋼筋貫通并配置加強筋，加強筋面積為受力鋼筋1/2；5)可連續(xù)澆筑。

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

2.3 跳倉法

跳倉法的指導思想是王鐵夢提出的“抗放兼施，先放后抗、以抗為主”的設計原則，由于混凝土水化熱升溫迅速，溫度也迅速，一般5 d～7 d就能達到環(huán)境溫度，跳倉法就是基于以上特點，釋放早期溫度應力，后期利用混凝土不斷增長的抗拉能力來抵抗收縮應力。其主要應用于基礎工程。

主要設計要點如下：1)每一倉的長度和寬度均不超過40 m；2)跳倉混凝土澆筑時間可根據施工進度來控制，間隔時間宜為7 d～10 d；3)合理的控制混凝土等級，適當延長初凝時間。一般混凝土等級控制在C35以下，齡期可采用60 d和90 d。

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

3 工程實例

3.1 工程概況

3.2 超長地下室處理措施

本工程設計之初采用的是后澆帶的方法，施工單位提出的該項目地處南方，南方雨水多，設置后澆帶對于施工進度及質量都有較大的影響。經過調研，我司改后澆帶為加強帶。本工程超長地下室的主要處理措施如下：

1)長軸方向每隔40 m～50 m設置一縱向加強帶，加強帶寬度2 m，把地下室共分為5個區(qū)域，從左至右為1區(qū)～5區(qū)，每個區(qū)

域設置一橫向加強帶。

2)膨脹加強帶內混凝土采用高一等級的膨脹混凝土，摻入10%～12%的膨脹劑。

3)膨脹加強帶按照圖1設置加強鋼筋及帶兩側鋼絲網片。

4)長軸方向采用跳倉法施工，施工順序1→3→2→5→4，利用每個工段的施工時間，每個區(qū)域澆筑混凝土的時間間隔為7 d～10 d。

5)橫向加強帶混凝土連通該區(qū)域混凝土一起澆筑?？v向加強帶混凝土在施工2區(qū)、4區(qū)筏板時同時澆筑。

6)底板由于厚度800 mm，承臺厚度均在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、外墻的混凝土等級不超過C35，減少收縮。

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

9)對混凝土膨脹期的保水養(yǎng)護提出要求，要求施工單位進行澆灌振搗，精心養(yǎng)護管理。

本工程已于2016年8月結構封頂，地下室底板及外墻均未出現裂縫，滿足規(guī)范要求，證明本工程的地下室結構設計是成功的。

4 結語

隨著我國經濟的快速發(fā)展，大面積混凝土結構的需求日益增長，地下室結構的長度超過規(guī)范的限值已經越來越普遍，做好超長地下結構的設計工作也是非常必要的。地下室結構的抗裂設計不應一味的增加鋼筋，而是要根據實際情況，因地制宜采取相應的設計方案，同時對材料及施工工藝提出合理且詳細的要求，是促進超長地下結構發(fā)展的基礎。本文通過對常用的超長地下結構設計方法進行要點分析，并結合實際工程，介紹了加強帶結合跳倉法的設計要點，希望可以為超長地下室結構設計提供有益的幫助。

[1] GB 50010—2010,混凝土結構設計規(guī)范[S].

[2] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004:6.

[3] 李國勝.多高層建筑基礎及地下室結構設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011:56-57.

[4] 李國勝，李軍軍.高層主樓與裙房或地下車庫之間的基礎設計[J].建筑結構，2005,35(7)：3-6.

[5] 黃以莊.超長混凝土結構無縫設計[J].建筑結構,2010,40(6)：90-92.

[6] 李 明，劉 浩.防止和減輕超長混凝土結構產生裂縫的建議[J].北方交通,2008(6)：141-143.

[7] 梁志紅.廣州云頂雅苑地下室設計[J].建筑結構,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(1982- )，男，工程師，一級注冊結構工程師

TU318

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