超长地下室混凝土结构裂缝控制设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇超长地下室混凝土结构裂缝控制设计范文，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】近年来,我国各种大型公共建筑的建设得到了快速发展, 建筑师以及建设方对不设缝的混凝土结构的长度要求越来越高, 尤其是对于地下室结构。本文将就超长地下室混凝土结构裂缝控制设计进行研究。

【关键词】地下室混凝土结构 裂缝控制 设计要点

【 abstract 】 in recent years, various large public buildings in the construction of our country got fast development, the architect and the project owner to set the length of the seam of concrete structure demand more and more high, especially for the basement structure. This article will discuss super-long basement concrete structure crack control study design.

【 key words 】 the basement concrete structure crack control design

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、超长地下室混凝土裂缝成因分析

超长地下室底板垂直顶板及侧板的裂缝形成主要是由各种因素带来的收缩应力所导致的。从已建的工程来看，超长地下室底板的收缩裂缝的分布基本上呈现这样一种规律：裂缝垂直于底板的长向。并且沿长向按一定间距分布。下面就从收缩应力角度分析超长地下室底板裂缝的成因。超长地下室底板在温度收缩变形作用下，混凝土会产生由两端向中心收缩运动的趋势，这一趋势必然受到地基土的约束，因此底板混凝土的全截面将出现拉应力，即水平法向应力。从工程实践可知，是设计主要控制应力，是引起混凝土板内垂直裂缝的主要应力。此外地基土对地下室底板的这种约束为沿底板长向的连续式约束，因此从端部向中心，混凝土截面上的水平法向应力将由于这种约束的不断积累而越来越大，因此。水平法向应力最大值出现在板截面的中点处。当其超过混凝土的抗拉强度，板中部将出现第一条垂直裂缝；混凝土板开裂后，每块板的水平裂缝将重新分布，最大应力将出现在每块板的中部，当最大应力大于抗拉强度又形成第二批裂缝，如此继续，直到最大应力小于抗拉强度。这种裂缝的有序排列经常在工程中见到。

二、超长地下室混凝土设计施工要点

1、结构设计

超长地下室混凝土结构温度裂缝属非荷载裂缝，主要是由砼收缩变形和季节性温差变化引起的应力状态。与单纯由荷载化引起的应力状态存在较大差别。结构变形、受到约束和强度不足为非结构裂缝形成的三要素，只有这三要素同时存在时，才会产生非荷载裂缝。因此从受力机理的角度讲，解决超长地下室混凝土结构裂缝的方法不外乎以下三种：(1)减小变形；(2)解除或减小约束；(3)提高材料的抗裂性能。

2、施工要点

超长地下室混凝土结构裂缝控制涉及到设计、施工、材料三方面，单一方面采取措施都无法达到理想的效果。设计与施工应紧密配合，在混凝土封闭入模时期、膨胀剂的选择、预应力张拉等方面密切配合，才能达到较好的效果。

(1)地下室底板和顶板的混凝土强度等级不宜过高，宜在C30～C35范围内选用，如果混凝土强度等级过高，水泥用量多，混凝土硬化过程中的水化热高，收缩大，容易引起裂缝。

(2)严格控制混凝土原材料质量和技术指标，尽可能采用低收缩高防裂混凝土，目前设计单位在设计时一般仅规定应采用低收缩混凝土，而对收缩限值未给出具体规定，施工单位在选用混凝土时就有了很大的灵活性，无法正确体现设计意图，故设计单位应在设计文件中明确给出最大收缩量要求。

(3)在满足混凝土膨胀量、强度及泵送工艺条件时，混凝土配合比设计应尽量降低胶凝材料总量、降低水灰比、提高单位体积粗骨料的用量，以控制混凝土后期收缩量。

(4)混凝土浇捣成型时间应尽量安排在春秋两季，以减小季节性温差影响；混凝土入模时应低温入模、低温养护，使混凝土终凝温度尽量降低，减少水化热和收缩。

(5)在混凝土中掺人一定比例的改性聚丙纤维，可有效的提高混凝土的阻裂能力、抗渗性和抗拉强度。

(6)当采用预应力张拉工艺时，应采用分段分批张拉，先中段后两端，在混凝土浇捣10天左右强度达到张拉部分预应力筋，可以有效防止早期裂缝的产生，还能有效减小预应力损失。

三、设计和施工中采取的防裂措施

1、后浇带的宽度及钢筋处理构造

后浇带的宽度从理论上考虑1cm宽就够了。但考虑到施工质量的要求，后浇带的一般宽度在0．6 m～1 m左右，实践中较多采用1 m。根据上述后浇带的原理：后浇带的设置目的是释放早期的收缩应力。则当后浇带处钢筋连续时，后浇带的宽度和钢筋处理方式势必影响后浇带的释放收缩应力作用。后浇带处钢筋若全部断开，则后浇带将结构分成几个独立的部分，后浇带的宽度对结构的变形没有影响。若后浇带处钢筋部分或全部拉通时，后浇带处钢筋将加大对结构变形的约束，阻碍后浇带两侧构件向其刚度中心变形，在钢筋中将会引起约束拉力，不利于后浇带作用的发挥。因此，当穿越后浇带的钢筋不能全部断开时，后浇带的间距应适当减小。钢筋中约束拉力的大小是和穿越后浇带的连续钢筋的面积、后浇带的宽度等因素有关的，穿越后浇带的连续钢筋面积越小，后浇带宽度越大，则钢筋中约束拉力越小，越有利于后浇带作用的发挥，对结构的裂缝控制越有利。

2、调整结构配筋。地下室外墙、底板均采用双层双向通长配筋，钢筋问距不大于150mm，最小配筋率提高到0．3％，在满足强度要求的前提下，尽量选用直径较小的钢筋。

3、混凝土中掺加符合国家规定的优质聚丙烯抗裂纤维。混凝土中掺入纤维后，水泥浆体作为砂、石等骨料的胶凝材料，同时握裹了大量的微细纤维。这些均匀分散的纤维相互搭接成为乱向分布的网状撑托系统，起承托骨料作用，从而有效减少骨料离析，减少泌水，提高黏聚性及保水性。在混凝土凝结硬化过程中，聚丙烯抗裂纤维能有效消耗能量，抑制混凝土开裂的过程，同时在一定程度上提高了混凝土的抗拉强度，提高了混凝土的韧性。工程中采用的产品应具备国家权威机构的无毒检测报告，聚丙烯纤维含量为100％，抗裂性能等级为一级，设计强度指标不低于400MPa。

4、提高混凝土的极限抗拉强度，这是防止裂缝的有效措施。具体措施有：严格限制含泥量，合理选用混凝土级配，适当掺用外加剂，减少用水量，改进混凝土浇筑工艺等可以提高混凝土的极限抗拉强度；加强养护是超长结构施工中一个关键的工作，适宜的温湿养护可减少收缩，充分发挥水泥的水化作用，促进混凝土强度潜在能力得到充分发挥，混凝土浇筑结束后，应铺上草袋加强保温，可以减少混凝土表面的温度梯度和延长散热时间，缓慢降温可充分发挥混凝土的应力松弛效应，提高抗拉性能。

5、减小混凝土的水化热。施工中应选择水化热较低的水泥；基础底板、地下室外墙、底板均采用粉煤灰防水混凝土，要求60d龄期混凝土强度达到设计强度即可，抗渗等级为S6；通过合理确定混凝土配合比、掺加外加剂等方法尽量降低单位水泥用量；降低混凝土浇筑时的温度。

6、地下室项板施工结束后应及时覆土回填。因施工期间外界温湿度可能变化比较大，结构如果长时间暴露在外面，容易引起混凝上开裂。故在施工组织设计时就应该明确回填时间及措施，拆模后及时回填覆盖地下结构，避免温湿度变化引起开裂。

7、施工中还可以采取一些有利于减少混凝土收缩的方法，比如，加强二次振捣；分层浇筑混凝土；降低混凝土搅拌出机温度；延长拆模时间等。设计中也可以采取施加预应力等方法防止混凝土裂缝产。

结论

超长地下室混凝土结构设计是一个综合性问题，它牵涉到混凝土收缩徐变特性、环境气温、日照强度、结构布置、预应力技术等诸多方面，在进行复杂、超长地下室设计时，首先在结构布置阶段应尽可能采用减少结构变形约束的原则，即尽量将纵向主抗侧构件布置于结构几何中心，使纵向抗侧刚度中心与几何中心尽量重合，并减少温度变形方向竖向构件的抗侧刚度；其次温度应力计算应考虑收缩等效温差和季节性温差作用特征的不同之处，在施工时低温人模、低温养护，降低混凝土终凝温度，以减少它们的累加效应；最后应根据超长结构温度裂缝形成特点，结合采用留置后浇带、掺加膨胀剂、施加预应力等“抗”、“放”结合手段对温度应力进行有效控制。

【参考文献】

[1] 倪文卫 钢筋混凝土地下室结构无缝施工技术[期刊论文]-浙江建筑2006,23(3)

[2] 林李山 大型地下室混凝土结构无缝施工技术[期刊论文]-施工技术2004,33(4)

[3] 杜峰.胡宝明超长地下室混凝土结构无缝施工技术[期刊论文]-四川建筑2003,23(4)

[4] 阳志雄.陈星宇超长地下室混凝土结构裂缝综合控制探讨[期刊论文]-四川建材2009,35(3)