高層建筑地下室剪力墻裂縫分析與控制

薛理更

（陽光城集團福州公司　福建　350001）

高層建筑地下室剪力墻裂縫分析與控制

薛理更

（陽光城集團福州公司福建350001）

高層建筑地下室剪力墻由于各種因素的影響，常常會出現(xiàn)裂縫問題，嚴重影響了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，因此必須積極采取控制措施進行控制和處理。本文簡要探析了高層建筑地下室剪力墻出現(xiàn)裂縫的主要原因，并闡述了裂縫控制措施。

高層建筑；地下室；剪力墻；裂縫

引言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高層建筑的數(shù)量日益增加。一般來說，高層建筑垂直高度較高，為了保證建筑的穩(wěn)定性，施工過程會運用大量水泥；同時高層建筑地下室剪力墻長度較長，容易受到各種約束，引發(fā)裂縫問題，嚴重影響到建筑整體結(jié)構(gòu)的整體性和強度，甚至破壞結(jié)構(gòu)的防水、耐水性。因此，結(jié)合高層建筑工程的實際情況，必須不斷改善和優(yōu)化施工技術(shù)，最大程度地控制高層建筑地下室剪力墻裂縫，為人們提供一個安全、舒適的居住環(huán)境。

1　裂縫形成的內(nèi)部機理分析

1.1局部約束對裂縫的影響

建筑結(jié)構(gòu)一般通過整體建立模型來驗算，在整體建模驗算下，高層地下室剪力墻抗?jié)B及耐久性均需要滿足設計要求。而實際施工中，混凝土澆筑一般為分段或分層澆筑。地下室剪力墻凝結(jié)硬化中，受到模板的約束，形成對混凝土剪力墻的壓力。凝結(jié)硬化后，混凝土又因失去水分而發(fā)生收縮。拆除模板后，剪力墻大面積處于自由狀態(tài)，來自于兩邊柱的豎向約束，來自頂板上部的約束導致混凝土墻體硬化不均勻而產(chǎn)生裂縫。

1.2柱與墻變截面的影響產(chǎn)生的裂縫

地下室剪力墻墻體混凝土澆筑時，由于底板剛度大而受約束。早期混凝土呈現(xiàn)壓應力，后期混凝土溫度下降，混凝土收縮產(chǎn)生拉應力。拆除摸板以后，邊界條件對混凝土構(gòu)件的變形產(chǎn)生約束，混凝土構(gòu)件產(chǎn)生剛度差異，使混凝土變形不協(xié)調(diào)。從裂縫分布情況看，剪力墻與柱交接處及柱距大于6m的剪力墻，裂縫占90%，這是由于柱與墻變截面處極易產(chǎn)生收縮應力集中，柱距大的墻由于收縮應力較大，極易產(chǎn)生裂縫。

1.3膨脹劑及鋼纖維對裂縫的影響

混凝土中加入鋼纖維起到防止裂縫發(fā)生和擴展的作用。改善混凝土抗?jié)B性能，纖維絲的加入防止了裂縫龜裂的產(chǎn)生，而本工程中裂縫為墻體豎向裂縫，呈現(xiàn)基本垂直捎帶坡度形狀，其原因在于混凝土中的干縮應力超過了混凝土的抗拉強度所導致裂縫的產(chǎn)生。

2　導致裂縫的外力作用

2.1溫度因素

如果混凝土表層與內(nèi)部存在較大的溫差，在凝固過程中極易出現(xiàn)裂縫。一些晝夜溫差較大的地區(qū)，剪力墻因溫度的變化而產(chǎn)生變形，一旦混凝土最大應變力無法與溫度應力抗衡，混凝土結(jié)構(gòu)就可能產(chǎn)生裂縫，且裂縫尤其會分布在墻體最大約束應力位置。一般情況下，就地下室剪力墻來說，其外側(cè)兩端所受到的約束應力較小，而中間位置承受的約束應力很大，因此導致中間位置總是出現(xiàn)裂縫。

2.2水化熱因素

高層建筑工程中常會使用大體積混凝土，其中的水泥發(fā)生水化熱，導致混凝土內(nèi)外熱量散發(fā)不同步，使得內(nèi)外溫差拉大，極易出現(xiàn)裂縫。另外，在外墻連體和框架柱之間的節(jié)間，框架柱中的大體積混凝土類似一個巨大發(fā)熱源，而外墻連體由于薄暴露在空氣中，散熱較快。但是當水泥發(fā)生水化熱膨脹，地下室剪力墻墻體的溫度會隨之下降，這樣一來，連接構(gòu)件的溫差變化導致混凝土發(fā)生不同步變形，因而在墻體和柱子之間產(chǎn)生裂縫。

2.3干燥收縮

而當混凝土的表面收縮，但內(nèi)部卻沒有同步干燥收縮，反而保持原有體積，這時候混凝土表面就會因為內(nèi)部約束而產(chǎn)生拉應力，如果此拉應力大于混凝土本身的抗拉強度，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。

3　高層建筑地下室剪力墻裂縫控制

3.1針對混凝土內(nèi)部因素采取的措施

3.1.1采用補償收縮混凝土

通過在土壤中摻加微膨脹劑補償混凝土的收縮。對于大于等于C50的墻體，以取30～50kg/m3的UEA膨脹劑取代水泥，混凝土膨脹率應提高一級，控制其膨脹率為0.025%，可在混凝土內(nèi)建立0.1～1.0MPa的預壓應力，混凝土剪力墻不開裂的理論值應為混凝土的收縮值與混凝土的膨脹值只差，其差值應小于混凝土的極限拉應變。

3.1.2合理設置后澆帶

“抗放兼?zhèn)?，以放為主”為后澆帶的設置應遵循的設計原則。釋放大部分的約束應力，然后在混凝土縫中填入用以抗衡殘余應力的膨脹，達到設計要求的密實效果。

3.1.3設置混凝土膨脹帶

由于混凝土添加膨脹劑后的變形與早期變形不會完全一致，設置補償收縮混凝土膨脹帶，應采用比澆筑混凝土高一等級的混凝土，并設置在建筑物混凝土收縮應力發(fā)生的較大部位，來提高混凝土的密實度，增強連續(xù)澆筑混凝土的強度、抗裂和防滲性能，實現(xiàn)混凝土連續(xù)澆筑無縫施工。根據(jù)實際工程經(jīng)驗顯示，一般超過60m應當設置膨脹加強帶。

3.1.4合理設置暗梁、柱，控制裂縫發(fā)生

在墻板頂部和腰部合理設置暗梁，并適當增設暗柱，使混凝土剪力墻的橫、縱向間距縮短，起到“模箍作用”，減少混凝土剪力墻體墻體橫向拉應力集中，防止剪力墻開裂。

3.2針對混凝土外部因素采取的措施

3.2.1減少混凝土水化熱

為了最大程度減少混凝土中的水泥材料發(fā)生水化熱，可以采取以下措施：①在混凝土入模之前，先用布袋或者草袋將其包裹起來，并向袋子上灑水，以降低混凝土的出盤溫度和入模溫度。②地下室剪力墻混凝土的澆筑工作必須連續(xù)、分層進行，澆筑的每層高度約為400mm，混凝土振搗時間應控制在15～25s之間，振搗間距應控制在300～400mm之間。③混凝土澆筑完成后，首先應讓混凝土要帶膜保溫，6d后將模板拆除，再及時灑水養(yǎng)護15d。

3.2.2加強混凝土養(yǎng)護

對于晝夜溫差較大的地區(qū)，剪力墻為豎向構(gòu)件，養(yǎng)護較為困難，地下室外剪力墻混凝土出現(xiàn)裂縫較為普遍。保持模板的充分濕潤、連續(xù)循環(huán)澆水養(yǎng)護，顯得尤為重要?；炷吝_到一定拆模強度后，松開對拉螺栓，模板與混凝土之間的界面可以存儲少量水，帶模澆筑養(yǎng)護14d。拆模后及時覆蓋進行濕養(yǎng)護至混凝土達到齡期，保證混凝土強度健康快速增長，以盡量減少墻的表面收縮裂縫。

3.2.3控制混凝土的坍落度

在泵送混凝土過程中，施工人員要嚴格按要求，控制混凝土中水泥用量和水量之間的比例，從而減少混凝土快速干裂和收縮發(fā)生的概率，并且在地下室剪力墻混凝土的澆筑過程中，要嚴禁施工人員隨意向混凝土中添水。

4　工程實例

4.1工程概況

本文以某寫字樓工程為例，分析了高層建筑地下室剪力墻裂縫的控制。該工程總建筑面積為24300m2，包括地上13層和地下3層。地下室剪力墻長度是60m，混凝土的強度等級是C55，結(jié)構(gòu)的抗?jié)B等級是P10，深基坑工程深度是12m，地下室防水等級是Ⅱ級，現(xiàn)已經(jīng)澆筑完畢。寫字樓地下室外墻的混凝土澆筑施工，嚴格按照施工方案的規(guī)范進行。因為施工季節(jié)在夏季，溫度高達39℃，最低達到16℃，缺少對混凝土剪力墻的日常養(yǎng)護。

寫字樓地下室拆模后出現(xiàn)裂縫情況，且裂縫多為豎向裂縫，長度從1～3m不等，如圖1所示。

圖1　剪力墻裂縫示意圖

由于寫字樓建立在沿海城市，土壤濕度相對較大，地下水位偏高，所以地下室剪力墻裂縫會對防水造成影響，影響地下室的使用。

4.2地下室剪力墻裂縫的處理

地下室剪力墻出現(xiàn)的裂縫，可能會帶來漏水隱患，影響地下室的使用。工程將針對這個問題，采取具體的裂縫處理措施。就該工程而言，可以采用聚氨酯防水涂料進行裂縫處理。

（1）處理基層時，首先要進行清理工作，以保證基層表面的清潔程度以及平整和結(jié)實。

（2）使用聚氨酯密封膠對基層的陰角部位進行倒角施工處理。

（3）在對細節(jié)的處理上，要確保與基層相連接的所有構(gòu)件、管件牢固嚴密，杜絕構(gòu)件松動等問題。

（4）細節(jié)處理結(jié)束后，需要對裂縫進行兩遍涂膜施工。涂膜技術(shù)需要注意涂刷的手法，力求涂刷痕跡均勻整潔，不要出現(xiàn)局部沉積，影響平整度。另外還可以通過要多次涂刷，防止在涂料與基層間存在氣泡。

（5）進行二次涂刷時，應與第一遍涂刷時方向垂直，注意事項同上。待涂料干燥后，再進行第二次涂刷，直到涂刷曾厚度達到2.00mm為止。最后再在涂刷層上開展第二次涂膜工序和面層涂膜工序。

（6）防水層的施工完成之后，必須進行兩次試水檢驗，并在兩次試水的過程中對保護飾面層進行適當合理的施工。

（7）防水層的驗收工作未必要等到施工完成，而應當與涂刷等施工工序同時進行，這樣可以保證隨時發(fā)現(xiàn)問題，并且隨時采取措施解決問題。

（8）施工現(xiàn)場應該派有施工員及質(zhì)檢員跟班檢查，保證每一道工序的質(zhì)量，在達到合格標準后才可以開始下一道工序。這樣不但能夠及時解決問題，還能夠在一定程度上減少問題發(fā)生概率，使施工過程更加順利。

5　結(jié)語

高層地下室剪力墻出現(xiàn)裂縫是目前建筑工程質(zhì)量中的通病，需通過合理施工進行控制，并采取針對性措施提高混凝土耐久性?；炷恋南嚓P理論可以應用到很多其他的實例中，但是也要注意依據(jù)不同工程的具體情況來制定處理方案，在日后更好地處理地下室剪力墻裂縫問題，從而提高工程質(zhì)量。

[1]王井超.地下室剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的探討[J].門窗，2012（2）：82～83.

[2]崔淑梅，趙志新.某工程地下室剪力墻裂縫的原因分析及處理[J].山西建筑，2010，36（12）：137～138.

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TU973.16

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1673-0038（2015）23-0054-02

2015-5-21