超長地下室結(jié)構(gòu)溫度作用和防裂措施

文/任東明　大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司　遼寧大連　116023

本文作者就職于大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，主要從事土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于地下室超長混凝土結(jié)構(gòu)具有較為詳細(xì)的了解，因此對(duì)于防治超長混凝土收縮與溫度變化所帶導(dǎo)致的開裂現(xiàn)象存在獨(dú)特的見解，具體如下所示。

1、工程概況

本文主要以某工程為例進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，其中，工程主要為住宅區(qū)與大型地下車庫連接地下室構(gòu)成，地下車庫連接地下室的總建筑面積19935平方米，橫向跨度約為270.3米，縱向?qū)挾茸畲罂蛇_(dá)91.3米。住宅層高約4米，超長地下室頂板所覆土厚度在1.5米～1.85米范圍內(nèi)。除此之外，住宅為現(xiàn)代常見的澆筑筋砼梁板式結(jié)構(gòu)，并且地下車庫與地下室基礎(chǔ)頂構(gòu)造為嵌固式，樁基礎(chǔ)與防水底板共同構(gòu)成了地下車庫與地下室的基礎(chǔ)底面，樁端受力層一面則利用中粗型砂層進(jìn)行的填充，場地凍深按時(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持為1米。

2、超長地下室結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力作用

本文所選取的超長地下室工程均采用PLPM系列的工程結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，超長地下車庫聯(lián)合地下室結(jié)構(gòu)溫度作用整體計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上，借助PLPM系列的工程結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)工程的溫度應(yīng)力進(jìn)行有限元分析。其中，梁與柱分別為突然間二節(jié)點(diǎn)十二自由度的梁單元、二節(jié)點(diǎn)十二自由度的柱單元，并對(duì)其樓板與墻體進(jìn)行殼單元模擬。

2.1　超長地下室結(jié)構(gòu)溫度作用取值

當(dāng)混凝土澆筑完成后，若未及時(shí)對(duì)其進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)，便可能會(huì)因溫度驟降而導(dǎo)致混凝土收縮應(yīng)力過大，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。并且應(yīng)力的溫度對(duì)于超長地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有非常直接的作用。一般情況，混凝土在澆筑期間，其自身會(huì)隨溫度的升高而出現(xiàn)明顯的膨脹趨勢(shì)，而結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力則會(huì)產(chǎn)生變化，但并不會(huì)因此而收縮變形，產(chǎn)生裂痕。但因工程受施工階段超長地下室結(jié)構(gòu)相關(guān)工藝制約，其在混凝土后澆筑帶封閉后，便會(huì)出現(xiàn)溫度驟降現(xiàn)象。對(duì)此，可通過在地下室超長混凝土的橫、縱兩個(gè)方向分別設(shè)置好后澆帶便可有效減少地下室結(jié)構(gòu)溫度降低速度放緩，且溫度作用力較之優(yōu)化之前，也會(huì)得到有效降低。

2.2　混凝土自身收縮時(shí)的降溫

混凝土材料作為建筑工程中重要的組成部分，其所具有的顯性的特征便是易收縮性，若無法有效控制其收縮性，便極易造成地下車庫與超長地下室出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致下沉、坍陷。其主要是在超長混凝土澆筑結(jié)束后，正常情況下為澆筑完成后10天至1個(gè)月會(huì)完成百分之十五到百分之二十五的收縮量，而到澆筑結(jié)束90天后，混凝土的收縮量則會(huì)達(dá)到百分之六十到百分之八十。本文中所采取的工程設(shè)置了后澆帶，且在后澆帶封閉前，將收縮的混凝土進(jìn)行了凝固，使其達(dá)到了整體收縮狀態(tài)。

2.3　切實(shí)研究混凝土狀態(tài)漸變與應(yīng)力松弛系數(shù)的確定

目前，我國對(duì)于超長混凝土結(jié)構(gòu)因溫度驟變所造成的收縮問題亟待解決。通常情況下是將超長混凝土的收縮與其溫度變化進(jìn)行等效，在進(jìn)行收縮狀態(tài)漸變研究期間，要提前計(jì)算出地下車庫聯(lián)合地下室結(jié)構(gòu)在不同溫度下混凝土的收縮彈性，并用最后計(jì)算結(jié)果與狀態(tài)漸變應(yīng)力折減系數(shù)進(jìn)行相乘。在本文所取工程中，松弛系數(shù)值為0.3，與我國應(yīng)力折減系數(shù)值一致。

3、超長地下室結(jié)構(gòu)防裂措施

3.1　加強(qiáng)超長地下室結(jié)構(gòu)措施

（1）加強(qiáng)地下室建筑后澆帶的合理分布；

（2）給予出現(xiàn)降溫收縮現(xiàn)象的混凝土必要的補(bǔ)償；

（3）針對(duì)超長地下室結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中的局部位置，如剪力墻、孔洞附近與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)接處等部位添加配筋，以保證其安全穩(wěn)定性；

（4）超長地下室結(jié)構(gòu)在其梁、板位置進(jìn)行鋼筋設(shè)置，使其能夠貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)，并且將結(jié)構(gòu)內(nèi)部的端部墻、柱配筋率等進(jìn)行適當(dāng)拉長，保證其滿足工程中相關(guān)規(guī)章制度所明確的標(biāo)準(zhǔn)[1]；

（5）對(duì)超長地下室外墻進(jìn)行施工操作時(shí)，其橫向的鋼筋與縱向鋼筋間水平距離需保持在15厘米左右；而地下室墻體中線上下要分別為10厘米；墻內(nèi)所增加的鋼筋伸入距離不得小于150厘米，且要保持豎向間距與墻體水平鋼筋距離一致，但要在其中間進(jìn)行間隔裝置。除此之外，地下車庫與地下室的底板、基礎(chǔ)頂中所涉及到的板配筋均為可雙層雙向拉通的，單面配筋率控制在百分之二十五以內(nèi)。

（6）本文所選的工程，地下車庫連接地下室，其上部住宅與地下室頂板之間的位置以及地下室外墻等重要位置，需嚴(yán)格按照節(jié)能減排理念來進(jìn)行保溫層的設(shè)置。

3.2　對(duì)混凝土材料的要求

（1）混凝土作為建筑工程中重要的組成部分，其質(zhì)量問題對(duì)建筑整體具有非常直接的影響。因此，為確保本文所選地下車庫聯(lián)合地下室工程的質(zhì)量，混凝土中所采用的水泥必須嚴(yán)格遵循國家相關(guān)規(guī)章制度中明確的低熱硅酸鹽水泥，并且符合本次工程要求。

（2）水泥的表面積需控制在每千克350平方米范圍內(nèi)，并且需要對(duì)收縮混凝土進(jìn)行補(bǔ)償，水泥熟料中鋁酸三鈣含量控制在百分之八以內(nèi)。

（3）粗骨料的半徑同樣需要控制在31.5毫米以內(nèi)，且不能超過結(jié)構(gòu)截面的四分之工，并且要保持鋼筋最小間距在四分之三。而細(xì)骨料不可采用細(xì)沙，多利用水洗中的砂。

（4）混凝土內(nèi)摻合料與外加劑進(jìn)行選擇時(shí)，可通過利用內(nèi)摻合法來進(jìn)行外加劑的添加。并且外加劑帶入混凝土氯離子含量的限值不可以大于每平方米0.2千克。

結(jié)語：

總而言之，若想有效對(duì)超長地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行防裂操作，必須從根本上加強(qiáng)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固、且通過對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算來提高對(duì)其控制，同時(shí)添加好重要部位的鋼筋。除此之外，加強(qiáng)對(duì)施工材料的選擇，做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，并且嚴(yán)格按照施工計(jì)劃開展工作，提高超長地下室防裂質(zhì)量，保證地下室結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉陽,胡長明,韓大富,等.超長地下室混凝土墻體裂縫控制研究[J].施工技術(shù),2016,45(06):106-109.