探讨钢筋混凝土地下室结构设计中的问题

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【摘要】随着科学技术进步和国民经济的发展，建筑行业内新材料、新工艺、新技术也得到迅猛发展，地下室也越来越多的成为建筑物的重要组成部分，地下室质量优劣直接关系到建筑物的安全，同时应其混凝土体积大、强度高，需抗渗、抗析等性能而易出现钢筋混凝土地下室结构设计中的问题，因此，对钢筋混凝土地下室结构设计中的问题的形成机理及控制措施深入研究，减轻其对建筑物带来的损害具有非常重要的意义。

【关键词】钢筋混凝土，地下室，结构设计，问题探讨

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

建筑工程钢筋混凝土地下室结构设计中的问题非常普遍。虽然钢筋混凝土地下室结构设计中的问题不致影响构件承载力和结构安全性，但却会影响结构耐久性和整体性。钢筋混凝土地下室结构设计中的问题已经成为影响建筑工程质量的一大关键问题。本文结合实践探讨建筑工程中钢筋混凝土地下室结构设计中的问题和解决措施等一系列问题。

二.钢筋混凝土地下室结构设计中的问题

1.设计因素

钢筋混凝土地下室底板受垫层较小的约束力作用导致混凝土中产生较小的收缩变形，而地下室外墙则受到底板强有力的约束，因此需要外墙板混凝土产生的限制收缩应大的多，因此在设计中对外墙板配筋应有适量用于抗裂的水平构造筋来提高抗变形能力，但实际应用中水平构造筋总体偏低，尤其是当柱与剪力墙连在一体时因柱截面和配筋串较墙体大许多，因此当混凝土产生收缩时两者产生的收缩变形较大而在其连接部位产生过大应力而开裂。

2.基础不均匀沉降

建筑物若存在主楼与辅楼现象时其主楼与地下室荷载和结构刚度差异较大，在不同的静荷载和施工荷载作用下其两部分间将出现不均匀沉降而产生不同位移，将导致主楼与人防地下室部位的梁和楼板在支座部位产生负弯矩而造成与地面垂直或呈30-45o方向裂缝。

3.混凝土水化热和收缩因素

地下室一般采用高强度混凝土而在拌合时需用高标号水泥或增加水泥用量、加大水灰比或砂率，该系列措施均会导致在水化过程中放出更大量的水化热，并且水化热的释放时间较为集中，必将导致混凝土内部温度不断升高，且由于内部和表面散热条件不同最终将导致混凝土中心温度高并有内到外形成温度梯度而增加内部产生压力，表面产生抗力，当其拉应力超过混凝土的极限抗拉强度则混凝土表面将会产生裂缝；混凝土在凝结过程中将会发生体积减小的收缩现象，这种在不受外力的情况下产生的自发变形受到外部约束时将在混凝土中产生拉应力而导致混凝土开裂。

4.施工因素

施工中采用多次重复利用的模板，在混凝土浇筑前未刷脱模剂或未进行充分湿润，导致浇筑后混凝土表层因缺少水分导致表面塑性裂缝出现；施工采用的混凝土坍落度过大导致混凝土离析而造成墙体混凝土匀质性变差，造成混凝土在硬化过程中因收缩应力不均匀而产生裂缝；混凝土局部振捣不足或振捣过分均会导致该部位砂浆富集而因认为因素导致的结果薄弱环节出现裂缝，若混凝土存在蜂窝麻面则其周围部位出现裂缝的几率远大于振捣密实部位；混凝土养护不当或不到位也会影响其最终质量，或模板拆除过早或在其上从事其他工序均会破坏混凝土结构，降低其承载力导致裂缝产生。

三.钢筋混凝土地下室结构设计中的问题控制措施

1.原材料控制

水泥。降低水泥水化热是控制混凝土绝热升温的关键，因此在选用水泥时应选用水化热较低的水泥，并在保证其强度和其他性能的前提下尽量减少水泥用量；

粗集料。粒径较大的石子较粒径较小的石子可降低用水量，且在相同水灰比的前提下可减少水泥用量，最终导致混凝土内部温度下降，因此在条件允许的前提下可尽量选择大粒径的粗集料。

细集料。浇筑地下室混凝土宜采用质量良好的粗中砂，细度模数宜控制在2.1以上，含泥量控制在2%以下，以减少混凝土中的水泥用量和用水量，从而降低水化热和混凝土的收缩。

外掺料。在混凝土拌合过程中掺加适宜、适量的外掺料可利于混凝土性能，其中粉煤灰可改善混凝土拌合物的和易性，降低水化热，减少混凝土收缩，提高其抗裂性，但掺加后的混凝土早期抗拉强度有所下降，因此应严格控制其掺加量；高效减水剂可延缓水泥水化热峰值出现时间并可降低峰值，减水剂的分散作用可增加水泥水化的表面积，而加快了其早期水化速度，以实现促进水化热峰值的出现并可降低峰值，并且其分散作用可使初始的水化速率加快。

2.优化结构设计

可通过对地下室外剪力墙部位增加构造钢筋或增大原设计中剪力墙分布筋的直径或密度，以实现混凝土的干缩变形更趋于均匀化，并减少混凝土的干缩变形，即充分利用构造筋的作用来减小墙板结构的温度应力和收缩应力。

3.温度控制

施工中应根据规范规定对大体积混凝土进行合理分层分段浇筑以实现混凝土浇筑速度均匀上升，浇筑时间应选择室外气温较低时进行，浇筑温度不应超过28℃，夏季施工可采用对集料进行覆盖、防止日晒等降低其温度；对地下室较易产生较大水化热温升的部位，不仅要控制升温阶段混凝土的内外温差及绝对温升，并应严格控制降温阶段的温降速度，一般不应超过3-12℃/d，便于充分发挥混凝土的应力松弛效应；在寒冷季节施工应严防寒流袭击等。

4.优化施工组织

施工管理和协调应能够保证充足的人力物力以保证按照计划顺利施工，并结合混凝土的凝结时间对施工和搅拌能力相互协调以确保混凝土的运输和浇筑连续进行，严防施工冷缝的出现以影响结构的整体性；浇筑时应进行科学分块、分段、分层进行，并应确定合理的浇筑次序、施工流向、浇筑厚度以及前后浇筑的搭接时间；应严格控制振捣时间和质量，保证振捣密实，防止漏振及过振，并应对底板混凝土浇筑后表面的水泥浆进行必要的处理以控制其表面龟裂，浇筑完毕后应及时采取有效的保温措施并及时进行养护；尽量缩短底板与墙体施工的间隔时间，剪力墙和顶板模板拆除时间应尽量延长，并保证拆模后混凝土内外表面的温差不超过15℃，剪力墙拆模时的混凝土强度不应低于5Mpa，顶板强度不应低于设计值的75%等。

5.二次振捣及抹压

新浇筑的混凝土在表面水分不断蒸发且得不到及时补充的情况下其易出现塑性收缩裂缝，并且在钢筋部位容易出现沉降裂缝，为避免该类现象出现除优化配合比设计、及时进行保水养护外还可采取在混凝土初凝前进行二次振捣以及间隔抹压2-3遍的措施以充分增强混凝土的密实度减少裂缝产生的可能性。

6.设置抗浮桩

这是一种解决抗浮问题行之有效的方法, 其实质也是增加地下室的重量，并利用桩侧与地基土之间的摩阻力来抗拔。但仔细分析,这种方法也有一定的局限性,且不说设置抗浮桩的造价如何,单从结构受力方面讲,“抗浮桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用,这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降, 而这种变化将会使不设沉降缝的大底盘地下室在上部塔楼和裙房水平区域之间产生较大的不均匀沉降差, 由于上部塔楼比裙房的重量大，所以上部塔楼的地下室通常不会存在上浮的问题，我们可以先考虑和估算设抗浮桩的裙房地下室的沉降值，然后估算不设桩的塔楼的沉降值，以两者之差作为调整塔楼与裙房地下室之间沉降差异的依据，在塔楼地下室底部布置合理的抗沉桩，从而减少塔楼与裙房地下室之间的不均匀沉降差。如果地下水位在桩长范围内变化很大，在布桩时还需考虑桩侧负摩阻力的影响。因此,抗浮桩在使用时需要仔细考虑。

四.结束语

混凝土是当今世界上用量最大、用途最广泛的工程材料，发挥了其他材料无法替代的作用。但混凝土材料也有着自身固有的缺陷：如混凝土在水化硬化和外界环境中引起的体积收缩，使得混凝土材料产生裂缝。地下室钢筋混凝土裂缝破坏建筑美观,造成墙体渗水、钢筋锈蚀,影响地下室的正常使用。研究终凝到三周龄期间由于混凝土收缩和温度变形共同引起的钢筋混凝土地下室结构设计中的问题这一课题,对于解决钢筋混凝土地下室结构设计中的问题有着深远的意义。

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