钢筋混凝土地下室超长结构无缝设计探讨

摘要：超长建筑物由于混凝土材料自身的抗拉强度较低，其抗压强度较高，在没有受到约束的情况下，就会出现收缩不开裂与膨胀开裂的现象，这些现象会对结构引起各种各样的裂缝问题。如果通过采取变形缝的设置往往会对结构的耐久性、密封性、变形跟踪性、施工性等带来各种问题并使结构存在缺陷和隐患，而无缝设计能够解决结构扭转破坏效应、设备管线布置困难等问题。针对无缝设计的优越性这些问题，以下就钢筋混凝土地下室超长结构无缝设计的相关技术进行探讨。

关键词：钢筋混凝土；地下室；超长结构；无缝设计

中图分类号：TU37文献标识码： A

1工程概况

本工程位于某地一商业住宅小区的公共车库，抗震七度设防，地下一层，框架结构，护挡土墙采用300mm厚混凝土墙体，总建筑面积9498.3m2。由于小区场地条件限制，车库东西最长部分177.06m，南北方向最长部分134.87m。

由于功能及防水的要求，车库与周围高层建筑间，车库长度超出规范要求的部分，均采用不设置变形缝处理。车库与周围建筑的沉降采用后浇带及地基处理的不同方式，保证地基附加应力尽可能接近，部分消除沉降产生裂缝的可能。

2超长地下室混凝土裂缝分析

根据国内外对地下室结构的调查表明：大量墙板裂缝的出现，均是主要由非荷载作用（温度变形、收缩变形、不均匀沉降）引起的，这类裂缝占裂缝总数的80%。这类裂缝属非结构性裂缝，一般不影响构件承载力和结构安全，但会影响结构整体性、美观性和耐久性。超长地下室底板和侧壁的裂缝形成主要是由温差、混凝土收缩等因素引起应力所导致的。裂缝基本上呈现以下规律：裂缝垂直于底板的长向，并且沿长向按一定间距分布。这是因为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，这一趋势收到地基土的约束后，底板混凝土的全截面将出现拉应力（称为水平法向应力），地基土对底板的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越来越大，最后水平法向应力最大值出现在板截面的中点，当水平法向应力最大值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，在每块已开裂板块的中部，又形成第二批裂缝。如此继续，大量裂缝会有序地出现在地下室底板中。

图1

3超长地下室无缝设计结构措施

超长地下室的无缝设计应综合采取“放、抗”等技术原则，防止或减少影响混凝土收缩因素，释放混凝土收缩产生的拉应力，抵抗剩余部分的收缩拉应力，减少或避免裂缝的产生。

3.1设置混凝土后浇带

混凝土后浇带是指浇筑混凝土时，间隔一段距离预留一定宽度的混凝土后浇段，待两侧混凝土浇筑完一定时间后再浇筑的施工方式。是一种释“放”混凝土收缩应力的防裂措施。后浇带的设置间距宜为30～40m，后浇带的宽度宜为800～1000mm，一般沿地下室底板、墙体、顶板连续封闭设置。后浇带两侧应预留止水带，做好防水处理措施。后浇带的填充需用较大膨胀量的填充用膨胀混凝土。应在两侧混凝土龄期达到42天后再浇筑。

3.2设置混凝土膨胀加强带

混凝土膨胀加强带是指间隔一段距离设置一定宽度的膨胀加强带，加强带两侧设密孔铁丝网，带外侧用小膨胀混凝土，到加强带时用大膨胀混凝土，到加强带另一侧改用小膨胀混凝土，连续浇筑混凝土结构的措施是提高混凝土抗裂能力的一种“抗”的措施。混凝土膨胀加强带间距宜为30m左右，宽度宜为2000~3000mm。在很多情况下，超长地下室会结合后浇带与膨胀加强带特点，设置后浇膨胀加强带。该做法一般设置在主裙楼交接处，除了可以减少超长混凝土结构由于收缩应力产生的裂缝外，还能缓解主楼与裙房之问差异沉降带来的不利影响。后浇膨胀加强带的带宽和做法基本与膨胀加强带相同。（图2）

3.3加强关键部位配筋

地下室可在下列部位采取加强配筋措施：①墙体：单面水平构造钢筋的配筋率不宜小于0.2%；墙体水平钢筋的间距宜小于150mm；各层墙体中部1000mm高范围内水平钢筋的间距不大于100mm。②楼板：单面钢筋的配筋率不宜小于0.3%；顶板钢筋间距宜小于150mm。③结构开口部位、变截面部位和洞口角边适量增加附加钢筋。

图2

3.4屋面板及墙体的裂缝控制

本工程所在地区一年四季变化明显，温差较大，冬季冻土厚度约为900mm，地下车库上覆土仅1.2米厚，因此，要对屋面板及墙体采取针对性的措施才能有效控制裂缝。首先，屋面板采用改变标高，将顶层分割为相对长度较小的区段，一方面可以控制板顶的相对长度，起到控制裂缝的作用，另一方面降板控制在管道通过的部分，避免了顶板因局部管道埋深较大而产生的车库层高不足的问题。其次，在每隔40m左右设置分叉柱，在分叉柱处楼板相应设置暗叉式变形缝，对屋面板进行了进一步的分割，将屋面板每一部分控制在了40m以内，这样就满足了规范对于地下工程设置伸缩缝的间距要求。

本工程是通过“控”的方法来控制墙体裂缝的，具体做法如下：为了削弱连续墙的截面控制开裂位置，我们在连续墙长度不小于30m的位置设置侧壁控制缝，其宽度为80mm；为了增强连续墙的稳定性，在控制缝的两侧增设了扶壁柱，尺寸为400mmX500mm；除此之外，为了防止控制缝水渗漏，在缝中埋设止水带和附加填缝材料。

3.5加强构造措施

①对于超长结构楼板，鉴于泵送混凝土的收缩值比现浇混凝土大20%～30%，为减少有害裂缝，可采用补偿收缩混凝土浇筑，并在板的未配筋表面每方向增配0.2%左右的控制温度收缩裂缝的构造钢筋。抗温度、收缩钢筋宜采用直径细而间距密的方法配置，其间距不宜大于100mm，即可利用板内原有的钢筋贯通布置，也可另外设置构造钢筋网，并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。在有受力钢筋处，实配钢筋尚应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。

②框架梁及所有现浇梁，当梁腹板高度≥450mm时，均应设置腰筋，腰筋宜细而密，间距不应大于200mm，每侧腰筋的截面面积不应小于扣除板的厚度以后梁截面面积的0.1%。

③剪力墙结构不宜超长。为了控制温差和干缩引起的竖向裂缝，剪力墙中水平分布钢筋的配筋率宜在0.4%～0.6%，并采用带肋钢筋，钢筋间距不宜大于150mm，采取细而密的配筋原则。由于墙体受底板或楼板的约束较大，混凝土胀缩不一致，宜在墙体中部1m范围内，将水平筋的间距加密为100mm，形成一道“水平暗梁”，以平衡收缩应力。在剪力墙的首层及屋顶层水平分布钢筋，尚应按相应抗震等级的加强部位要求进行配筋。

④当柱子与剪力墙连在一起时，由于柱子的截面和配筋率都比墙体大得多，往往在相连部位出现过大的应力集中而开裂。为了分散应力，应该在此处增加水平筋φ8～φ10@200长，度1000mm，200mm插入柱中，800mm插入墙体中。

⑤在孔洞和转角部位，由于荷载或温度收缩作用，会引起应力集中，导致裂缝产生。应在转角处增配放射状钢筋或网片，在孔洞周边设置加强钢筋等。

3.6材料及施工工艺

为了充分利用混凝土的后期强度，此工程均采用强度等级为C30和C35的混凝土；为了减少混凝土在凝固过程中产生较大的水化热，我们在混凝土中添加了微膨胀剂和减水剂。

结束语

地下建筑超长结构无缝设计是一项复杂而综合的工程，研究人员和设计人员应担负起各自的责任，任重而道远，希望以上的论述能够对相类似的工程设计起一定的借鉴作用和具有一定的工程价值。

参考文献

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社.

[2]顾渭建.钢筋混凝土高层建筑超长结构无缝设计的工程实践[J].武汉：十五届全国高层建筑结构学术交流会.