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结合工程分析大型地下室结构设计及裂缝控制

      【摘 要】随着中国城市化进程的加快,土地等自然资源正在变得越来越紧张,地下空间的利用价值变得越来越大。文章探讨了地下室设计过程中遇到的难点问题,并针对性提出了相应的措施 。 

  【关键词】建筑工程;地下室结构设计;裂缝控制 

  概述 

  随着社会城市化不断的加快,在高层小区地下室的开发利用当中,由于建筑设备用房、地下消防水池和汽车停车位多功能都应用在地下室,因此对地下结构设计提出了更高的要求,地下室结构的设计也比较复杂,主要技术问题有:地基承载力及变形问题、抗浮问题、不均匀沉降问题、结构超长问题、基础型式的选取和计算方法问题、人防设等等;技术问题与经济因素息息相关,先进适用的技术能使建设项目取得良好的经济效益,而经济因素在一定程度上也会制约一些先进技术的使用。 

  1 结构设计 

  (1)针对工程的实际情况,采取不同对策:对可设变形缝处。可采用双墙构造设置变形缝;对不可设变形缝处,可结合主楼与地下室之间的差异沉降控制,合理设置一定数量的后浇带。后浇带的宽度一般为800~1200mm。后浇带的设置可结合结构平面,底板后浇带的间距一般为50m~60m左右,外墙后浇带的间距一般为30m左右。上述后浇带的设置基本能够解决混凝土的早期收缩。 

  (2)在混凝土中掺入具有抗拉性能的抗裂纤维0.8~1.0kg/m3,可以有效地控制混凝土塑性收缩,大大改善混凝土的抗裂性能。与普通混凝土相比,纤维混凝土抗裂能力提高近70%,抗渗能力提高近65%。 

  (3)避免结构刚度突变产生应力集中,控制应力集中引起的裂缝。对于容易开裂的区域重点防范,可在外墙墙顶、墙底均设置暗梁:外墙净高(除暗梁高度外)的1/3中部高度范围水平配筋加密外墙刚度突变处(如柱、洞口)加强水平配筋或增配斜向钢筋,加密区范围的水平钢筋间距控制为非加密区水平钢筋间距的一半。在砼结构中适当地配置细而密的构造钢筋,无论对于温度应力或收缩应力,都能提高结构的抗裂性能。 

  (4)控制后浇带封闭时间。根据施工进度,合理安排后浇带封闭时间。一般要求在后浇带两侧砼构件浇注2个月后,采用强度等级高一级的微膨胀砼封闭后浇带。 

  2 构造措施 

  (1)在结构开口部位(楼、电梯处,人防口部、汽车坡道等)及项板角部等温度应力较大部位加强配筋。对地面以上构件设置保温隔热层。为控制应力集中裂缝,对半地下室窗洞周边采取配筋加强措施。 

  (2)地下室外墙处于顶、底板之间,上、下分别受到顶、底板的约束,中部变形则相对自由:同时外墙施工养护困难。很容易出现垂直收缩裂缝。为降低收缩应力的影响,水平钢筋宜选用小直径、密间距,间距宜控制在70~l00mm之间,配筋率不宜小于0.6%。水平构造筋宜放在竖向受力筋的外侧。 

  (3)地下室外墙和柱子相交部位常会出现垂直裂缝,这是由于此处截面突变,柱对墙板产生较大的约束,在交接部位产生应力集中而导致混凝土开裂。在此处宜加密水平钢筋,水平钢筋的竖向间距为一般部位的—半,水平长度为柱边以外不小于3倍外墙厚度或1/4柱距。 

  3 施工措施 

  (1)强调混凝土低温人模、低温养护要求。避免在大风降温天气浇筑混凝土。混凝土的最高浇筑温度应控在32℃以下,中心温度与表面温度差值不应大于25℃:混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于25℃;同时,混凝土降温速率应小于1.5c/d,以减少水化热和收缩。 

  (2)改进混凝土的浇筑工艺。混凝土的振捣必须密实,最宜的振捣时间为15~30a,不得欠振和过振。采用二次振捣(间歇时间以2小时为宜1可以消除因塑性沉降引起的混凝土内部分层。阻断因泌水而留下的连贯通道,提高混凝土强度和抗渗能力。采用二次以上抹面,可以有效提高因泌水而削弱的混凝土表面强度,使混凝土因水分蒸发而引起的塑性裂缝及时得到愈合。 

  (3)地下室外墙模板采用保温保湿较好的胶合板模板。混凝土浇筑前,将模板浇水湿透。墙体混凝土浇筑后。应从顶部设水管喷淋.地下室外墙模板拆除时间不少于7~10天。模板拆除后,应继续养护14天以上。地下室外墙混凝土宜采取分层浇筑方式,每层层高500r啪,呈阶梯式逐层收进。 

  (4)地下室底板、项板应在混凝土初凝后、终凝前做二次压面,以减少混凝土表面裂缝。地下室底板、项板混凝土浇筑成型后,应立即覆盖塑料薄膜,满铺麻袋或草袋,浇水湿润,保水养护时间宜在14天以上。冬季施工不能浇水养护时,应用塑料薄膜和保温材料进行保湿保温养护,养护时间不小于7天。 

  (5)为减少施工阶段环境温差对地下室混凝土结构的影响,外墙和顶板拆模后应及时进行防水层的施工,并应尽快回填,以利于保温保湿,控制和减少墙体早期和中期裂缝。 

  (6)后浇带浇筑前,必须将后浇带中杂物清除干净,结合面凿毛,充分预湿。后浇带应采用微膨胀混凝土浇筑。成型后立即覆盖,并保湿养护不少于14天。后浇带混凝土浇筑时的环境温度应低于其两侧混凝土浇筑时的温度。 

  基于上述混凝土裂缝综合控制与防治的技术要点与要求。结合多年来在工程实践中的经验与教训,在以下工程实例中进行积极的探索与实践,积累了一些的经验,取得了良好的效果。 

  实例l:某丁程位于中心商务区内D、E地块,该项目是集高档商务办公、商务公寓及各类商业服务设施为一体的综合性建筑,建筑面积25万m2。该工程地下室长约272m,宽约100m,地下二层,地下建筑面积5.6万m2,地下室顶板厚250mm,中间层楼板厚250mm,地下室外墙厚400mm。地下室外墙、底板均掺JM—Ⅲ型减水剂,抗渗等级分别为1.0MPa、0.8MPa,混凝土强度等级C40。地下室结构布置平面见图(1)。 

  实例2:某小区用地分为两块,总建筑面积26万m2,地下建筑面积为5.4万m2。Al地块地下室平面呈“工字形”,通过二道伸缩缝将整个地下室分为南区、北区及中区三块。北区为半埋地下室,项板高出室外地面约1.2m;中区及南区为全埋地下室,地下室顶板在室外地坪下0.8m。在南北区均未设置伸缩缝,南区地下室东西向为204.0m。南北向101.0m;北区地下室东西向204.0m,南北向106.0m。南、北两个区上部各有4~5幢高层住宅及小区会所。本工程地下室顶板厚取300mm,外墙厚度300mm,混凝土强度等级为C35。A1地块地下室南、北区结构布置平面分别见图(2)、图(3)。

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