超长地下结构的设计和施工

摘要：针对超长混凝土结构的设计和施工有关问题，进行简要的讨论与分析，着重分析了超长地下结构设计和施工主要影响因素和工况。以上海地下工程结构为例，通过分析地下结构从施工到投入正常使用全过程中可能受到的温度荷栽的类型，利用线性分布法计算作用在建筑物上温度荷载，总结相关的设计注意的事项和分析方法。

关键词：超长地下结构；施工措施；温度工况分析

Abstract: aiming at the overlong concrete structure design and construction on problems, a brief discussion and analysis, this paper analyzed the long underground structure design and construction of the main influence factors and conditions. With Shanghai underground engineering structure as an example, through the analysis of underground structure construction to input from normal use of temperature during the whole process could be influenced by Hollywood types of plant, by using the linear distribution method to calculate the temperature load on the building function, summarizes related design and analysis method of attention matters.

Keywords: long underground structure; Construction measures; Temperature condition analysis

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国城市化的进程不断加快，城市地上建筑的拥挤，人们把目光投向地下建筑，大型地下室结构越来越普遍。由于地下工程有防水要求,地下室混凝土结构设置永久伸缩缝要比地上结构困难得多,因此,目前在地下室混凝土结构设计中已很少再设置永久伸缩缝。取消了地下室混凝土结构的永久伸缩缝,给地下建筑提供了良好的使用条件,却同时给地下室混凝土结构的设计带来了一个必须解决的难题,即超长地下室混凝土结构的无缝设计及防裂技术的研究。一座建筑物，尤其是超长建筑，从施工到投入使用，温度作用在各阶段是不同的，相应的温度作用效应也会随之发生改变，结构在各个阶段所承受的温度荷载类型也不尽相同，采用合适的温度荷载计算方法，确定温度作用计算工况，才能为进行结构温度作用效应。

超长结构的容易产生的问题

我们通常所说的超长混凝土结构是指结构单元长度超过了《混凝土结构设计规范》所规定的混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。在实际工程中，考虑到使用功能和外观上的需要，越来越多的建筑设计人员采用不设伸缩缝的超长混凝土结构。因此，设计时必须考虑超长混凝土结构的温度应力分布情况，采取相应的措施，消除对结构可能产生的不利影响。设计不当产生的裂缝主要有:外部荷载作用产生的直接应力引起的裂缝、外部荷载作用产生的结构次应力引起的裂缝、结构温度变化、混凝土自身的收缩和膨胀及基础的不均匀沉降等变形变化引起的裂缝和没有采取加密配筋引起的开裂等。

施工因素产生的裂缝主要有以下几个方面:模板及其支撑不牢固、产生变形或局部沉

降、拆模不当引起开裂、养护不好引起开裂、混凝土和易性不好、浇筑后产生分层产生裂

缝、冬季施工拆除保温材料时温差过大引起裂缝、烈日曝晒后突然降雨产生裂缝、大体积

混凝土的水化热使内部与表面温差过大产生裂缝、大面积现浇混凝土由于温度收缩产生裂

缝、主筋位置严重位移使结构受拉区开裂、混凝土初凝后又受到振动产生的裂缝和构件受

力过早引起的开裂等。

针对超长结构采取的措施

超长地下室混凝土结构的防裂设计应从材料、设计、施工及使用等各方面，综合采取

“防(减)、放、抗”等技术措施相结合的总原则，防止或减少影响混凝土收缩的因素，释放

部分或全部混凝土收缩在其中产生的拉应力，抵抗剩余部分的收缩拉应力，避免混凝土产

生有害裂缝，减少或避免无害裂缝，使超长地下室混凝土结构尽可能满足安全、防水和耐久

性等正常使用要求。下面就材料、结构设计、施工及保温几个方面进行阐述。

地下室结构的混凝土采用水化热低的水泥品种拌制，严格控制砂石骨料含泥量和级配；避免用高强砼，尽可能选用中低强度砼,采用60天或90天强度；在砼中掺入8～12%的膨胀剂(可等量替代胶凝材料),或添加其他有效的外加剂；根据混凝土的特性，在早期设后浇带（或膨胀带），使混凝土的早期收缩和应力得到自由的释放，在砼收缩相对稳定后再用膨胀砼连接起来。后浇带的位置设置在结构受力最小处，一般布置在跨度的1/3处，释放混凝土的早期收缩应力，钢筋宜采用绑扎搭接的形式，浇带的宽度应满足钢筋搭接长度的要求，这对释放早期的混凝土产生的水化热是很好的方法。

合理布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距；在受力、应变大和应力容易集中的位置加强分布钢筋的设置；良好的养护是减少混凝土裂缝的重要措施。用保温隔热法对砼进行养护；控制混凝土的降温速度；用草袋和塑料薄膜进行保温和保湿；施工中应控制构件的内外温差不大于25'C。

采用分层、分段或跳仓浇筑混凝土。分仓的原则在后浇带区格中再按照20～30米划分若干个施工区格。

控制地下室墙体的拆模时间。在施工中应尽量推迟墙体的拆模时间，保持墙体混凝土固化过程中的湿度。

及时回填基坑。回填土对地下室有良好的保温、保湿作用。施工中，当地下室外墙做完防水后应及时回填基坑，减少外界温差的影响，减缓地下室混凝土水分的散发，使地下室混凝土保持在一个相对稳定的温度和湿度环境中，减少混凝土的收缩量。实际工程出现了不少应为基坑或顶板的覆土没有及时回填，导致的混凝土在太阳下暴晒，导致出现大量的裂缝。

温度荷载分析。超长混凝土结构的温度应力计算是一个极其复杂的工程课题。其复杂性在于温度荷载的极大混凝土内部水份蒸发引起收缩，水份增加引起变异性，混凝土结构的非均质、非纯弹性特性以及膨胀，即“干缩湿胀 ”现象。目前，有限元软件可以进行近似的分析，下面就具体工程进行分析计算。

温度计算工程实例

A,工程概况

本文以上海嘉定曹安商贸城A为例来分析温度对超长结构的影响，上海嘉定曹安商贸城A地块位于上海市嘉定区真新社区曹安商贸城，东至基地边界，西至外环绿带，南至虬江河，北至曹安公路。地块总用地61789平方米，其中建设用地45868平方米。用地规划性质为商业，商务办公用地。裙房1－3层为商业用房，总高度15.6m。地下两层，总建筑面积96245平方米，其中地下一层层高9米，局部设置夹层。1#楼为甲级写字楼，地上20层。2#、3#、4#楼为公寓式办公，地上17层。地下室长310米，宽180米，整个地下室不设缝连成整体。