在大型地下室结构设计及控制

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇在大型地下室结构设计及控制范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：在工程设计实践中，如何解决超大型地下室混凝土外墙和项板裂缝这一技术难题显得尤为迫切，而现代结构计算手段、材料科学及施工工艺的不断进步，给地下室结构的裂缝控制提供了可能性．

关键词：超大型地下室裂缝控制变形缝荷载

1 引言

随着城市化进程的快速发展，在各类大型工业与民用建筑不断增加的同时。平面尺寸超长、超宽的地下建(构)筑物也迅速涌现，其结构形式亦日趋复杂。在地下结构中设置变形缝，可以减少裂缝的产生，但变形缝的设置会造成使用不便，同时也增加了地下室的防水难度，因而受到建筑师的反对。引起混凝土结构裂缝的原医主要有两个，即变形作用及荷载作用。其中属于变形作用为主引起的约占80%，属于荷载作用为主引起的约占20%。针对变形作用引起的裂缝，通常采用构造设计、配合比优化设计和采取针对性施工措施进行裂缝控制；而针对荷载作用引起的裂缝可以通过各种计算来进行控制。地下室结构的裂缝主要由温度应力、混凝土收缩、主体结构沉降差异等因素引起，且与地下室结构的特点有关。例如，地下室的外墙板厚度相对长度比较小，顶板、底板对其约束作用远大于一般大体积混凝土结构，导致水平方向产生的收缩应力很大；墙板的竖向养护极为困难，加剧了混凝土的塑性收缩变形：由于混凝土的热传导性能比较差，内部混凝土水化热不易散失，容易引起混凝土较大的内外温差，从而产生温度裂缝。

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.Okg／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70～100mm之间，配筋率不宜小于O.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一半，水平长度为柱边以外不小于3倍外墙厚度或1／4柱距。

4．施工措施

(1)强调混凝土低温入模、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15～30s，不得欠振和过振。采用二次振捣(间歇时间以2小时为宜)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了积极的探索与实践，积累了一些的经验，取得了良好的效果，可供今后同类工程设计与施工参考。

实例l：某工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l00m，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.OMPa、0.8MPa，混凝土强度等级C40。地下室结构布置平面见图(1)。

图l广场地下室结构平面

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平方米。A1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.Om，南北向101.Om；北区地下室东西向204.Om，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).

图2小区A1地块南区地下室结构平面

图3小区Al地块北区地下室结构平面

3 结论

随着国内新技术、新材料的日益发展和施工技术的提高，超大型地下室结构从结构设计、构造措施、材料控制、施工措施各方面进行综合裂缝控制与防治，只要分析仔细、措施得当，就可以较好地解决裂缝问题，保证结构的安全可靠和正常使用。目前上述三个典型工程实例已施工完毕并交付使用，经多方检查，均未发现地下室顶板、底板、外墙等出现渗漏现象，取得了较好效果。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。