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摘要: 本文结合某工程实例，浅析了某超长地下室的结构设计在预防与控制裂缝的技术措施与同行进行探讨。
关键词:超长地下室;裂缝控制;膨胀加强带;技术措施
Abstract: combining with a project example, analyzed the structure of a long basement design in the prevention and control of cracks in the technical measures and counterparts are discussed.
Keywords: long the basement; Crack control; Expansion strengthening belt; Technical measures
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
0前言
随着城市建设技术水平不断提高，超长超宽地下室结构的混凝土裂缝控制是设计中一大难题，为此，对超长超宽地下室裂缝的预防与控制问题已引起工程业界人士的高度重视。它不仅直接关系到地下室的使用功能和寿命，而且关系到工程结构的承载能力，工程质量及建筑物的安全问题。对此本文结合某地下室结构设计，就超长地下室结构设计在裂缝预防和控制方面采用的一些措施及体会提出讨论和交流。
1工程实例
1.1工程概况
此项工程的地下室项目地上由2幢30层框剪结构高层办公和5层商业裙房组成，高层办公最大高度99.6 m，地下室二层为车库，平均层高4.5 m，地下室平面较为规则，X向长度为176.1 m，Y向长度为113.9 m，是典型的超长超宽地下室。
图1地下室平面图
根据该楼盘的特点和甲方对地下室使用功能的要求，该地下室不设置永久性变形缝，这就对地下室抗裂提出了更高的要求，因此必须采取多种措施来消除沉降差，温度收缩，应力集中等不利因素而产生的裂缝。
1.2结构设计抗裂措施
1.2.1采用后浇带与膨胀加强带相结合设计方案
在钢筋混凝土结构设计中用设置后浇带的方式代置设置永久性变形缝的方法已经非常广泛，但采用设置后浇带的方式也存在施工周期长，后浇带的清理、灌缝麻烦，处理不好容易产生渗漏等缺点，因此本工程通过比较确定采用后浇带与膨胀加强带结合设置的工艺进行设计，由沉降后浇带调整基础不均匀沉降，由伸缩后浇带及膨胀加强带解决大面积、大体积及超长混凝土结构产生的温度收缩应力裂缝，以保证工期并实现地下室的抗裂。
本工程主楼与裙房数相差悬殊，荷载与刚度相差很大，基础沉降量本应不同，但在基础设计中采用调平设计理念，主楼使用桩筏基础，裙楼使独立基础严格控制计算沉降差，使计算差异沉降量控制在GB50007-2002第5.3节要求以内。另外主裙楼之间设置了数道0.8 m宽的后浇带将主楼，裙房，地下室分开，再次释放了沉降差造成的次应力，避免主楼地下室及裙房结构出现裂缝，并且后浇带也释放了混凝土收缩和温度变形所产生的应力，防止混凝土开裂。在沉降差异较小的裙房之间，地下室之间每隔30米左右设置2 m宽的膨胀加强带取代后浇带，在保持后浇带释放混凝土收缩和温度变形应力的优点同时，简化了施工工艺并缩短了施工工期。
设置膨胀加强带实际上就是一种补偿收缩混凝土控制裂缝的技术，其基本原理为每隔一定间距设计一条膨胀加强带(与周围混凝土一起浇捣)，在加强带混凝土中掺加一定数量的膨胀剂，使其产生适度的膨胀，并对其四周混凝土产生压应力，以膨胀所产生的压应力来抵消四周混凝土收缩或沉降所产生的拉应力。膨胀加强带做法如下:
(1)膨胀加强带的宽度为2 000 mm，板梁筋贯通不断，加强带内大掺量，带两侧普通掺量，膨胀加强带两侧铺设密孔铁丝网加固，膨胀加强带外面用普通掺量以补偿收缩混凝土浇筑，其强度等级比两侧提高5 MPa。
(2)材料。加强带内掺10～12%SY－G膨胀剂，混凝土强度等级提高5 MPa，带外用常规掺量8～10%SY－G膨胀剂。其限制膨胀的限制膨胀率0.035% 。
(3)在加强带位置，混凝土应先浇加强带内膨胀混凝土，一般地下室底板较厚，先浇厚度的一半，再浇加强带两边的混凝土的一半高度，然后再浇带内膨胀混凝土，膨胀加强带的配筋应加强。
图2
1.2.2合理布置地下室受力构件钢筋
由于钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大7～15倍，因此合理的钢筋配置可以有效减轻混凝土的收缩对混凝土的抗裂起到极大的作用。本工程地下室底板、顶板、侧壁均采用细筋密布的方式通长布置受力钢筋，局部主要受力部分适当提高了配筋率。
1.2.3选用适当的水泥、混凝土
超长地下室工程顶板、底板、侧壁，框架柱等构件截面均较大，采用的水泥等级越高，细度越细，早强越高对混凝土开裂影响越大，同样采用的混凝土强度等级越高其水化热越大，脆性就越大，就越容易开裂，并且增加了混凝土养护的难度。因此本工程高层主楼以外范围地下室底板、顶板、侧壁的混凝土强度等级采用C35，高层主楼范围的地下室筏板、剪力墙、柱的混凝土强度等级因承载需要采用C45，高层主楼范围的地下室梁、板的混凝土强度等级采用C35。主楼筏板要求施工单位选用低水化热低碱水泥，掺入适量的粉煤灰和缓凝型外加剂，并控制水泥用量。1.2.4掺加适量的外加剂
为达到抗裂防水的目的，在配制混凝土时加入适量的外加剂已得到广泛应用，本工程通过设计经验比较，选用SY－G型高性能膨胀抗裂剂作为提高混凝土抗裂性能的外加剂，在不同的部位按8～12%的量加入地下室混凝土中。设计提出限制膨胀率要求，一般情况下地下室底板、顶板的限制膨胀率0.025%，地下室侧墙的限制膨胀的限制膨胀率0.03% 。
1.2.5关键节点的构造加强
地下室底板集水坑，电梯井坑，侧墙根部，顶板管井穿越处均是容易造成应力集中产生裂缝的部位。因此这些部位均应采取加强构造措施，适当提高配筋率来抵消应力避免开裂。
1.3施工工艺的要求
1.3.1混凝土的浇捣
混凝土浇捣时，振动棒要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振，漏振。建议采用二次振捣，二次抹面技术以排除泌水，混凝土内部的水分和气泡，避免混凝土浇捣后内部水分因热胀冷缩等不利因素造成混凝土裂缝。
1.3.2混凝土的养护和测温
要求采用塑料薄膜覆盖或浇水草袋覆盖养护，并做好测温工作。在主楼筏板的板厚中部预埋冷凝水管控制混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃，混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。防止产生表面裂缝并充分发挥混凝土早期强度，使温度产生的应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生裂缝。设计要求养护不小于25天,尤其应加强前两周早期养护。另外主楼筏板施工严格按照大体积混凝土的施工工艺进行操作。
2心得体会
此工程的地下室已于2009年12月竣工并投入使用，根据实地勘察及业主反馈意见，地下室运行情况良好，未出现渗水裂缝现象，同时因为采用后浇带与膨胀加强带结合设置的方式，简化了施工工艺并缩短了施工工期，该项目也得到了当地建设主管部门的认可和肯定。
3总结
超长地下室裂缝的预防与控制一直是结构工程师面临的一个综合性难题，它必须通过设计、施工、材料优选等各个环节进行全面控制，才能减少裂缝的产生。本文结合工程设计实践对超长地下室的结构设计在预防与控制裂缝方面所采用的措施进行了一些探讨和分析，意在抛砖引玉能对将来类似工程提供一些有益的参考。
参考文献:
［1］GB50010－2010，《混凝土结构设计规范》［S］．
［2］GB50007－2002，《建筑地基基础设计规范》［S］．
［3］JGJ2-2010，《高层建筑混凝土结构技术规程》［S］．
［4］GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》［S］．
［5］JC476－2001，《混凝土膨胀剂》［S］．
［6］RISN－TG002－2006，《补偿收缩混凝土应用技术导则》［S］．
［7］王铁梦，《工程结构裂缝控制》［M］．北京:中国建筑工业出版社，1997．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:超长地下室;裂缝控制;膨胀加强带;技术措施
Abstract: combining with a project example, analyzed the structure of a long basement design in the prevention and control of cracks in the technical measures and counterparts are discussed.
Keywords: long the basement; Crack control; Expansion strengthening belt; Technical measures
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
0前言
随着城市建设技术水平不断提高，超长超宽地下室结构的混凝土裂缝控制是设计中一大难题，为此，对超长超宽地下室裂缝的预防与控制问题已引起工程业界人士的高度重视。它不仅直接关系到地下室的使用功能和寿命，而且关系到工程结构的承载能力，工程质量及建筑物的安全问题。对此本文结合某地下室结构设计，就超长地下室结构设计在裂缝预防和控制方面采用的一些措施及体会提出讨论和交流。
1工程实例
1.1工程概况
此项工程的地下室项目地上由2幢30层框剪结构高层办公和5层商业裙房组成，高层办公最大高度99.6 m，地下室二层为车库，平均层高4.5 m，地下室平面较为规则，X向长度为176.1 m，Y向长度为113.9 m，是典型的超长超宽地下室。
图1地下室平面图
根据该楼盘的特点和甲方对地下室使用功能的要求，该地下室不设置永久性变形缝，这就对地下室抗裂提出了更高的要求，因此必须采取多种措施来消除沉降差，温度收缩，应力集中等不利因素而产生的裂缝。
1.2结构设计抗裂措施
1.2.1采用后浇带与膨胀加强带相结合设计方案
在钢筋混凝土结构设计中用设置后浇带的方式代置设置永久性变形缝的方法已经非常广泛，但采用设置后浇带的方式也存在施工周期长，后浇带的清理、灌缝麻烦，处理不好容易产生渗漏等缺点，因此本工程通过比较确定采用后浇带与膨胀加强带结合设置的工艺进行设计，由沉降后浇带调整基础不均匀沉降，由伸缩后浇带及膨胀加强带解决大面积、大体积及超长混凝土结构产生的温度收缩应力裂缝，以保证工期并实现地下室的抗裂。
本工程主楼与裙房数相差悬殊，荷载与刚度相差很大，基础沉降量本应不同，但在基础设计中采用调平设计理念，主楼使用桩筏基础，裙楼使独立基础严格控制计算沉降差，使计算差异沉降量控制在GB50007-2002第5.3节要求以内。另外主裙楼之间设置了数道0.8 m宽的后浇带将主楼，裙房，地下室分开，再次释放了沉降差造成的次应力，避免主楼地下室及裙房结构出现裂缝，并且后浇带也释放了混凝土收缩和温度变形所产生的应力，防止混凝土开裂。在沉降差异较小的裙房之间，地下室之间每隔30米左右设置2 m宽的膨胀加强带取代后浇带，在保持后浇带释放混凝土收缩和温度变形应力的优点同时，简化了施工工艺并缩短了施工工期。
设置膨胀加强带实际上就是一种补偿收缩混凝土控制裂缝的技术，其基本原理为每隔一定间距设计一条膨胀加强带(与周围混凝土一起浇捣)，在加强带混凝土中掺加一定数量的膨胀剂，使其产生适度的膨胀，并对其四周混凝土产生压应力，以膨胀所产生的压应力来抵消四周混凝土收缩或沉降所产生的拉应力。膨胀加强带做法如下:
(1)膨胀加强带的宽度为2 000 mm，板梁筋贯通不断，加强带内大掺量，带两侧普通掺量，膨胀加强带两侧铺设密孔铁丝网加固，膨胀加强带外面用普通掺量以补偿收缩混凝土浇筑，其强度等级比两侧提高5 MPa。
(2)材料。加强带内掺10～12%SY－G膨胀剂，混凝土强度等级提高5 MPa，带外用常规掺量8～10%SY－G膨胀剂。其限制膨胀的限制膨胀率0.035% 。
(3)在加强带位置，混凝土应先浇加强带内膨胀混凝土，一般地下室底板较厚，先浇厚度的一半，再浇加强带两边的混凝土的一半高度，然后再浇带内膨胀混凝土，膨胀加强带的配筋应加强。
图2
1.2.2合理布置地下室受力构件钢筋
由于钢筋的弹性模量比混凝土的弹性模量大7～15倍，因此合理的钢筋配置可以有效减轻混凝土的收缩对混凝土的抗裂起到极大的作用。本工程地下室底板、顶板、侧壁均采用细筋密布的方式通长布置受力钢筋，局部主要受力部分适当提高了配筋率。
1.2.3选用适当的水泥、混凝土
超长地下室工程顶板、底板、侧壁，框架柱等构件截面均较大，采用的水泥等级越高，细度越细，早强越高对混凝土开裂影响越大，同样采用的混凝土强度等级越高其水化热越大，脆性就越大，就越容易开裂，并且增加了混凝土养护的难度。因此本工程高层主楼以外范围地下室底板、顶板、侧壁的混凝土强度等级采用C35，高层主楼范围的地下室筏板、剪力墙、柱的混凝土强度等级因承载需要采用C45，高层主楼范围的地下室梁、板的混凝土强度等级采用C35。主楼筏板要求施工单位选用低水化热低碱水泥，掺入适量的粉煤灰和缓凝型外加剂，并控制水泥用量。1.2.4掺加适量的外加剂
为达到抗裂防水的目的，在配制混凝土时加入适量的外加剂已得到广泛应用，本工程通过设计经验比较，选用SY－G型高性能膨胀抗裂剂作为提高混凝土抗裂性能的外加剂，在不同的部位按8～12%的量加入地下室混凝土中。设计提出限制膨胀率要求，一般情况下地下室底板、顶板的限制膨胀率0.025%，地下室侧墙的限制膨胀的限制膨胀率0.03% 。
1.2.5关键节点的构造加强
地下室底板集水坑，电梯井坑，侧墙根部，顶板管井穿越处均是容易造成应力集中产生裂缝的部位。因此这些部位均应采取加强构造措施，适当提高配筋率来抵消应力避免开裂。
1.3施工工艺的要求
1.3.1混凝土的浇捣
混凝土浇捣时，振动棒要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振，漏振。建议采用二次振捣，二次抹面技术以排除泌水，混凝土内部的水分和气泡，避免混凝土浇捣后内部水分因热胀冷缩等不利因素造成混凝土裂缝。
1.3.2混凝土的养护和测温
要求采用塑料薄膜覆盖或浇水草袋覆盖养护，并做好测温工作。在主楼筏板的板厚中部预埋冷凝水管控制混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃，混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。防止产生表面裂缝并充分发挥混凝土早期强度，使温度产生的应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生裂缝。设计要求养护不小于25天,尤其应加强前两周早期养护。另外主楼筏板施工严格按照大体积混凝土的施工工艺进行操作。
2心得体会
此工程的地下室已于2009年12月竣工并投入使用，根据实地勘察及业主反馈意见，地下室运行情况良好，未出现渗水裂缝现象，同时因为采用后浇带与膨胀加强带结合设置的方式，简化了施工工艺并缩短了施工工期，该项目也得到了当地建设主管部门的认可和肯定。
3总结
超长地下室裂缝的预防与控制一直是结构工程师面临的一个综合性难题，它必须通过设计、施工、材料优选等各个环节进行全面控制，才能减少裂缝的产生。本文结合工程设计实践对超长地下室的结构设计在预防与控制裂缝方面所采用的措施进行了一些探讨和分析，意在抛砖引玉能对将来类似工程提供一些有益的参考。
参考文献:
［1］GB50010－2010，《混凝土结构设计规范》［S］．
［2］GB50007－2002，《建筑地基基础设计规范》［S］．
［3］JGJ2-2010，《高层建筑混凝土结构技术规程》［S］．
［4］GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》［S］．
［5］JC476－2001，《混凝土膨胀剂》［S］．
［6］RISN－TG002－2006，《补偿收缩混凝土应用技术导则》［S］．
［7］王铁梦，《工程结构裂缝控制》［M］．北京:中国建筑工业出版社，1997．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。