超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)防裂技術(shù)措施分析

周增強(qiáng)

摘 要： 建筑工程是國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要支柱型產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)、健康發(fā)展，必須對(duì)建筑工程地下室施工加以重視。超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)防裂技術(shù)的應(yīng)用，可全面提升建筑工程質(zhì)量。為此，本文結(jié)合具體工程案例，對(duì)建筑超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)防裂施工內(nèi)容進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞： 超長(zhǎng)地下室；混凝土結(jié)構(gòu)；防裂措施

一、工程案例

某建筑工程地上5層、地下3層，其中地下2、3層為車庫(kù)。地下一層為商場(chǎng)、辦公間及設(shè)備用房等。本工程結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架體系，選取主、次梁樓蓋體系進(jìn)行各樓層施工。梁、板及柱都為混凝土構(gòu)件。第一層～5層所有樓板都有開洞。其余樓層洞口分布基本一致，其中與中央共享大廳較近位置從地下一層逐步向上變大，形狀轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)方形。該工程屋蓋體系可劃分為13個(gè)部分。結(jié)構(gòu)上附近屋面都連接其相鄰樓層，中央上方幾個(gè)樓蓋則獨(dú)立存在。因工程施工特征，屋蓋為鋼結(jié)構(gòu)的為#1、#3、#8；玻璃為屋蓋#1的屋面；壓型鋼板為屋蓋#3、#8的屋面，其他都選取混凝土梁板結(jié)構(gòu)作為屋蓋，具體如圖1所示。因本工程平面超長(zhǎng)，x方向平面尺寸大概為180m，Y方向平面尺寸為170m。與施工規(guī)范規(guī)定的框架結(jié)構(gòu)體系伸縮縫最大間距相比較大，為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需進(jìn)行伸縮縫設(shè)計(jì)。

二、混凝土溫差效應(yīng)及長(zhǎng)期收縮的影響

1、溫差效應(yīng)影響。豎向溫差與水平溫差效應(yīng)是高層建筑的主要溫差效應(yīng)類型，而于本工程而言，因其結(jié)構(gòu)高度較低，平面尺寸較大，因此僅需對(duì)水平溫差效應(yīng)進(jìn)行分析即可。以構(gòu)件自身?xiàng)l件來(lái)講，溫差產(chǎn)生的主要原因包含季節(jié)變化、太陽(yáng)輻射等，具體分為2種，其一構(gòu)件自身內(nèi)外表面溫差，也就是一般意義上的局部溫差；其二為構(gòu)件中面的溫差，是指相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)構(gòu)件中面溫度和混凝土終凝溫度之間的差值，也就是所說(shuō)的整體溫差。據(jù)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析得出，于整體結(jié)構(gòu)而言，局部溫差影響較小，水平溫差效應(yīng)產(chǎn)生的主要原因?yàn)檎w溫差。

因該工程具有較大平面尺寸結(jié)構(gòu)形式，順著水平方向大量豎向構(gòu)件將導(dǎo)致混凝土樓層出現(xiàn)變形問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生極大約束。如“-”溫差出現(xiàn)于樓層內(nèi)，由于收縮現(xiàn)象梁板受拉；除此之外，因水平剪力作用，附近豎向構(gòu)件將產(chǎn)生水平方向剪切變形。

本工程由混凝土主體結(jié)構(gòu)合攏到運(yùn)營(yíng)使用環(huán)節(jié)，因上部結(jié)構(gòu)和地下室之間存在極大溫度變化，因整體溫差較大，地上各層、第一層與地下各層之間極易產(chǎn)生水平變形差異。第一層樓板為地下室頂蓋，因地下室外墻約束，導(dǎo)致第一層和第二層之間水平變形差異極為突出。因地下一層開洞較大，地上溫度必定會(huì)對(duì)地下一層造成極大影響，致使地下一層溫度基本等同于地上溫度，這樣不利于地下一層、地上第一、二層梁板及第一層柱施工。

2、長(zhǎng)期收縮影響。由于水分蒸發(fā)在空氣中暴露的混凝土構(gòu)件極易出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。作為一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，影響混凝土收縮的因素較多，如最終收縮量、材料構(gòu)成及環(huán)境因素等。該工程因截面尺寸、環(huán)境等因素，導(dǎo)致地下室底板與其他各層樓板長(zhǎng)期收縮量之間存有一定差異。整體來(lái)講，因厚度較大，地下室底板無(wú)法充分接觸空氣，導(dǎo)致其長(zhǎng)期收縮量不大，其他所有樓板則具有較大收縮量。在地下室外墻與混凝土柱約束下，該收縮差異將導(dǎo)致部分樓層，尤其是地下室各層產(chǎn)生受拉現(xiàn)象?；炷灵L(zhǎng)期收縮效應(yīng)可同時(shí)與結(jié)構(gòu)施工、使用階段的溫差效應(yīng)一起存在，采取防裂技術(shù)措施時(shí)應(yīng)綜合考慮以上兩種效應(yīng)。

三、超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)防裂技術(shù)措施

高層建筑混凝土規(guī)定，現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫間距必須控制在55m以下。如選取一定構(gòu)造及施工措施，降低溫度及混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)影響，可將伸縮縫最大間距適當(dāng)放寬。根據(jù)施工規(guī)范規(guī)定，如該工程進(jìn)行伸縮縫設(shè)置，則具有大量永久縫數(shù)量，將嚴(yán)重影響建筑效果與使用空間，因此，可選取適當(dāng)措施放寬伸縮縫間距。具體方式如下：

1、后澆帶及膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置

該工程需保證膨脹加強(qiáng)帶結(jié)合后澆帶設(shè)置，后澆帶內(nèi)需進(jìn)行收縮混凝土澆筑，通過(guò)一定膨脹應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)合攏后溫差收縮應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償。按照溫度分析結(jié)果顯示，在第一層與地下室一層及地下室外墻連接樓板較大應(yīng)力位置，需將膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置到X、Y方向。

設(shè)置后澆帶可錯(cuò)開混凝土收縮應(yīng)變高峰期，并將部分收縮應(yīng)力釋放出來(lái)。施工過(guò)程中澆筑后澆帶時(shí)間應(yīng)具有合理性，確保結(jié)構(gòu)合攏溫度適當(dāng)。與本工程所在地氣溫情況相結(jié)合，9.7℃為每年4月、10月的平均溫度，10℃為分析取值。按照該工程施工工期預(yù)測(cè)，后澆筑封閉時(shí)間和混凝土樓板完成時(shí)間相隔超過(guò)180天，以完成大部分混凝土收縮。為避免施工階段“-”溫差較大，完成澆筑后澆帶作業(yè)后，即將步入冬天，外幕墻需封閉。

2、選取保溫隔熱構(gòu)造

選取雙層玻璃用于結(jié)構(gòu)外立面及屋頂#1，屋頂需選取保溫隔熱措施。同樣保溫隔熱措施也可用于暴露于外面的地下室頂板，且選取雙層樓板。濾水層安設(shè)到地下室底板位置，防水內(nèi)隔墻設(shè)置到外墻內(nèi)，止水帶應(yīng)設(shè)置到施工縫位置。根據(jù)施工實(shí)際情況，應(yīng)在20到22℃之間控制室內(nèi)常年溫度。商場(chǎng)為地下室一層，其室內(nèi)溫度應(yīng)與地面上各層溫度一致。

3、合理選擇原材料

建筑結(jié)構(gòu)中補(bǔ)償收縮混凝土的主要功能為結(jié)構(gòu)自防水、減免后澆帶無(wú)縫施工及大體積混凝土裂滲控制。于超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)防裂分析，可選取補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)進(jìn)行有效處理。膨脹水泥為混凝土膨脹劑與抗裂防水劑的發(fā)展基礎(chǔ)，目前應(yīng)用最多的為硫鋁酸鈣類膨脹劑，要求在混凝土摻加8%到12%的硫鋁酸鈣類膨脹劑，和水泥水化反應(yīng)形成鈣礬石膨脹結(jié)晶，此時(shí)將改變混凝土結(jié)構(gòu)特性。具體如下：

第一，鈣礬石體積膨脹，因鋼筋與鄰位約束，將由0.2到0.7mpa預(yù)壓應(yīng)力產(chǎn)生于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)而將混凝土應(yīng)力狀態(tài)改善，并達(dá)到混凝土抗裂性能提升的目的。

第二，因鈣礬石可對(duì)毛細(xì)孔縫進(jìn)行充分填充，進(jìn)而達(dá)到混凝土孔結(jié)構(gòu)改善及總孔隙率減少的作用。

選取補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)施工，選取補(bǔ)償收縮混凝土在大體積混凝土內(nèi)進(jìn)行防裂防滲控制，不僅能夠縮短工期、簡(jiǎn)化施工工藝，提高工程施工質(zhì)量，還具有良好經(jīng)濟(jì)效益。

4、設(shè)置鋼筋加強(qiáng)區(qū)域

混凝土抗拉強(qiáng)度及變形能力直接對(duì)其是否開裂起到?jīng)Q定作用，通?？赏ㄟ^(guò)極限拉伸衡量混凝土變形能力。于混凝土極限拉伸能力提升而言，配筋數(shù)量是否準(zhǔn)確、位置是否正確極為關(guān)鍵。要求在外荷載影響下，混凝土構(gòu)件受力鋼筋全截面最小配筋率必須相關(guān)規(guī)范規(guī)定相符，并在此基礎(chǔ)上適量增加配筋量，以此對(duì)混凝土溫度收縮及干縮起到有效控制。要求在0.2%以上控制超長(zhǎng)墻體單面水平構(gòu)造鋼筋配筋率；0.3%以上控制樓板單面鋼筋配筋率；0.25%以上控制帶外采取補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r的配筋率。具體配筋方式如下：

按照以上溫度、收縮效應(yīng)分析情況，需將鋼筋加強(qiáng)區(qū)域設(shè)置到樓板、梁與豎向構(gòu)件內(nèi)較大應(yīng)力位置，以此達(dá)到結(jié)構(gòu)抗溫及收縮效應(yīng)能力提升。樓板加強(qiáng)區(qū)域設(shè)置到樓板薄弱及較大應(yīng)力位置，需全截面配置加強(qiáng)配筋。第一，洞口鋼筋加強(qiáng)板帶。第一、二層具體較大洞口，則其附近具有較為顯著應(yīng)力。順著邊緣方向在洞邊3m范圍內(nèi)設(shè)置鋼筋加強(qiáng)區(qū)域，全截面進(jìn)行加強(qiáng)配筋設(shè)置除此之外，在洞口轉(zhuǎn)角位置，斜方向進(jìn)行抗裂鋼筋增設(shè)。第二，樓板鋼筋加強(qiáng)板帶。因樓板具有較大開洞，將大大消弱局部樓板有效板寬。因此，地下室外墻約束，與地下室外墻相連第一層、地下一層樓板應(yīng)力較大，此區(qū)域增設(shè)額外配筋。第三，樓板構(gòu)造配筋增加。與所有層非削弱樓板區(qū)域配筋相比，需進(jìn)行額外構(gòu)造全截面配筋率的增加，增加比例為0.1%到0.3%之間。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨我國(guó)建筑工程建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，為了確保建筑物的功能需求得到滿足，要求做好地下室施工工作，不僅能夠使建筑物的綜合利用率大幅提高，還能有效提升工程質(zhì)量。因此，必須在充分結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況下，做好施工準(zhǔn)備工作，規(guī)范施工流程，采取行之有效的質(zhì)量控制措施，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑工程經(jīng)濟(jì)效益最大化?！?/p>

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