超长地下室混凝土结构裂缝控制设计论文

超长地下室混凝土结构裂缝控制设计

摘要：对于超长的钢筋混凝土结构, 需要在一定的长度处设置温度伸缩缝, 但地下室温度伸缩缝的止水带由于老化会引起漏水。故超长地下室采用微膨胀混凝土浇筑而不设温度伸缩缝是一种经济、有效的措施。

关键词：超长地下室，裂缝，设计对策

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

引言

现行规范中对钢筋混凝土结构的最大伸缩缝间距作了规定。对于地下室墙壁等类型的钢筋混凝土结构, 当其现浇且埋于土中时,

每30m 就需设一道温度伸缩缝。但规范也指出: 当采取有效措施后, 温度伸缩缝的间距可以放宽。在工程设计中, 当建筑使用功能要求超长地下室不设温度伸缩缝时, 为保证结构在“超长＂的条件下

仍能安全使用, 不出现裂缝, 一般可以选择预应力混凝土和微膨

胀混凝土两种方案, 而微膨胀混凝土方案如使用得好, 可以做到

结构不裂、不渗水、节省投资。因此在工程中采用较多。但在采用微膨胀混凝土方案时必须针对工程进行一系列的计算, 同时进行

科学试验, 测得工程设计所需的技术数据, 结合工程实际进行设

计与施工。

超长地下室混凝土结构裂缝类型及形态特征

1. 温差裂缝: 水泥水化热升温或外界短期大幅降温，砼结构内

外温差较大，引起温度应力，导致砼出现裂缝。

2. 收缩裂缝: 砼浇筑完毕后，由于水泥水化形成砼内部空隙率产生的毛细管张力造成的裂缝。收缩裂缝一般垂直构件截面，裂缝较大，有规律，有些裂缝同样会贯穿构件截面，尤其是厚度不大的砼构件。

3. 塑性收缩裂缝: 砼在凝固前表面多余水分快速蒸发导致表面产生塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝，出现在构件表面，裂缝细小，无规律，俗称龟裂。

4. 砼塑性沉降裂缝: 主要是砼配合比不良或施工不当。一般是砼配合比设计中，粗骨料级配不连续，数量不够，砂率及水灰比过大所造成。塑性沉降裂缝，宽度较宽、较深，一般沿水平方向开裂。

5. 碱性骨料反应裂缝: 水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应产生裂缝。这种裂缝较粗，呈不规则图状，表面有白色胶体

6. 建筑物基础或模板支撑不均匀沉降裂缝: 这种裂缝有规律，大小不一，裂缝呈斜线方向，裂缝随沉降而不断增大。

超长地下室的设计对策

1. 设置膨胀加强带

由于后浇带部分不能与主体同时施工，也给施工带来了很多问题。因此业界有人提出用膨胀加强带取代后浇带连续浇筑超长结构的无缝设计施工方法: 在收缩应力大的部位设置膨胀加强带，以较高掺量的膨胀剂配制成大膨胀的砼; 其他部位用较小掺量的膨胀

剂配制成补偿收缩砼。

膨胀加强带一般设置在砼收缩应力较大处，每间隔50m左右设置一条2m 宽膨胀加强带，带内砼掺14% ～ 15% 膨胀剂( 如uea 等) ( 膨胀率3． 5 ～ 4． 5 × 10 － 4 ) 。其他所有主体结构砼掺10% ～ 12%膨胀剂( 膨胀率2 ～ 3 × 10 － 4 ) 。利用膨胀剂补偿收缩砼在硬化过程产生的膨胀作用，在结构中产生少量预压应力用来补偿砼在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力，从而防止收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内。加强带与主体结构连续浇捣，只需在加强带处换膨胀剂掺量较高的砼。地下结构有条件保湿养护，较适合采用膨胀加强带。膨胀加强带是“抗放兼备、以抗为主”的设计方法。

2. 设置后浇带

后浇带设置是目前超长砼结构设计常用的方法，它的主要作用是释放早期砼收缩应力，减小砼收缩变形。砼的收缩变形早期收缩占很大比例，设置后浇带可有效地减小早期砼收缩应力。后浇带的间距一般为30 ～ 40m，若采用微膨胀砼则间距可延长至50m 左右。后浇带宜设在受力较小的部位，一般可在梁跨三分之一处，并应避免在大跨处设置后浇带。后浇带宽度一般为800 ～ 1000mm，且应满足钢筋搭接长度要求。

后浇带的缺点有:

( 1) 后浇带两侧需设可靠的支撑。

( 2) 钢筋截断后须搭接或焊接。

( 3) 后浇带砼凿毛清理等较困难、麻烦。

( 4) 延长工期、影响模板周转、使降水和施工变得更复杂，易留下隐患。

3. 预应力砼结构

通过施加预应力使梁板中所产生的预压应力抵消由于砼温度变化和收缩产生的拉应力，防止收缩裂缝的产生，从而达到扩大温度伸缩缝间距乃至不没伸缩缝的目的。目前国内已有长度超过200m 的超长地下室通过施加顶应力不设伸缩缝的工程实例。关于预应力砼结构在超长地下室的应用可以参考钟麟强等人编写的《上海科技馆超长地下室外墙预应力控制裂缝设计及施工》一文中的做法。

4. 其他设计措施

4． 1 通过构造措施缩短地下室结构温度作用的有效长度

( 1) 错开板面标高、错开外墙面: 在条件允许的情况下，地下室长度方向不同板跨之间的底板标高可以故意高低错开，人为缩短地下室底板伸缩变形的有效长度。当地下室外墙连续长度很长时，可在考虑间隔一段距离，错开一次外墙柱两侧外

( 2) 外墙中部设置暗梁: 地下室外墙受顶板和底板的约束，上下部胀缩不一致，如果地下室高度较高或墙体较长，这种不一致更大，内部的拉应力可能会超过砼的抗裂强度，导致开裂。因此，当地下室层高超过5m 或地下室外墙单跨长度超过6m 时，最好在墙体中部设置一道水平暗梁抵抗拉力。暗梁的做法有两种: ①在墙体中部1m 范围内，水平筋间距加密至70—80mm，形成“暗梁”; 外墙水平钢筋应放置在竖向钢筋外侧，这样方便施工。②墙体中部增

设暗梁，高度350，配筋4φ22，暗梁构造与框架梁类似; 另外，与柱相连的墙体在距柱边5m 范围内增设水平附加筋( 配筋率为通长配筋的10%～ 15%) ，以减小应力集中。墙面，一侧墙面靠柱外侧平齐，另一侧靠内侧。

( 3) 外墙设置暗柱: 外墙与次梁交接处、外墙与内墙交接处都可能是应力比较集中的地方，为防止开裂，可在交接处设置暗柱，增加墙体的抗裂强度。

( 4) 跳仓法: 地下室底板和顶板的施工中，特别是采用无梁板时，可以采用跳仓法。砼浇筑施工时，不连续浇筑，而是间隔一个或数个开间浇筑，待先期浇筑的砼强度达到设计强度的80%以上时，再补仓浇筑砼。这样可以释放砼早期的收缩变形。

4． 2 优化钢筋砼截面设计

( 1) 调整砼设计强度: 砼强度等级越高其收缩率越大，水化热也越大，因此地下室砼强度等级不宜太高，一般不宜超过c40。条件允许时，建议地下室结构特别是地下室外墙砼强度等级调低一个等级( 如由c35 改为c30) ，并采用60 天强度进行配合比设计。( 2) 合理布置钢筋: 钢筋的弹性模量比砼的弹性模量大7～ 15 倍，合理的钢筋配置可以起到减轻砼收缩的程度，在相同的配筋率下，应选择细筋密布的办法。另外，砼膨胀要通过钢筋和邻位约束才能在结构中建立预压应力，超长地下室墙板宜适当提高配筋率。由于墙体施工、养护较难，受外界温差影响大，极易出现竖向裂缝，墙体水平筋应按细而密的原则配筋。墙体的水平构造筋的间距宜小