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摘要 结合沈阳千缘财富商汇地下室结构设计，介绍了超长地下室结构裂缝控制的一些有效的设计措施和施工关键注意事项。实践证明方案合理、经济，措施得当，大大的缩短了施工工期。
Abstract: combining the Shenyang margin money business department of the basement structure design, super long basement structure crack control design of some effective measures and key construction matters needing attention. Practice proves that the scheme is reasonable, economy, measure is proper, greatly shortening construction period.
关键词 超长建筑 无缝设计 裂缝控制
Key words: construction crack control of super-long seamless design
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
1 概述
近年来，我国各种大型公共建筑的建设得到了快速发展，建筑师以及建筑方对不设缝的混凝土结构的长度要求越来越高。尤其是对于地下室结构，由于存在防水问题，更是希望不要设缝。
1砼结构超长产生裂缝问题
通过科学研究及工程实践表明,任何结构物产生裂缝是不可避免的,尤其砼出现的微小裂缝是人们能够接受的材料特性,如果对建筑物抗裂要求过严不允许出现裂缝,会付出巨大经济代价。科学的要求应是将裂缝的有害程度控制在无害范围内。在正常情况下砼结构产生裂缝的原因主要是:由外荷载的直接应力,即设计常规计算的主要应力引起的裂缝;由外荷载作用即结构次应力引起的裂缝;由结构变形,即温度变形应力,地基不均匀沉降引起的裂缝等。在此主要就地下室超长砼结构因结构变形产生的裂缝分析探讨。 地下结构产生和裂缝发展的原因比较复杂,主要还是由温度,材料弹性模量,线膨胀系数,砼极限拉伸,砼结构体厚高,体长,砼的徐变及约束环境等。对于不同的结构在不同施工条件下也影响到裂缝的产生和发展。多年来国内外对砼结构裂缝产生及发展,已经进行了大量的理论分析和实验研究,依据极限变形概念研究了伸缩缝作用,推导出最大伸缩缝间距[Lmax] 。在实验研究中,国内外通过光弹实验得出的结论是: 由温差所引起的结构变形,随着结构物长度的增加,它们之间是非线性关系。
根据理论分析与实验研究可以看出,那种认为按照规范要求设置了伸缩缝就可以避免出现裂缝,不预留伸缩缝就不会产生裂缝的观念是不全面的。用伸缩缝控制结构的长度只能是减少温度应力的因素之一,并非是唯一因素。伸缩缝只是在一定范围内对温度应力起到有效作用,当超过一定范围后,温度应力趋近于常数,之后温度应力则与长度无关。工程应用实践也表明,留缝与否并不是决定结构变形开裂的唯一原因。从分析看出超长结构不设变形缝是可行的。
2设计与施工中采取的防裂措施
工程位于沈阳市铁西区保工街上，北二马路北300米左右，占地18000平方米。主要功能为商业、办公和配套相应的服务设施，地下工程主要为人防及停车场。总建筑面积99000平方米。本工程主体高度90.600米，地上26层，地下2层，结构柱网跨度以8.000m为主，采用框架剪力墙结构。地下室占地面积为67x163米，裙房占地57x153米，均不设缝。
考虑本工程结构超长，采取下列措施：
1）主楼周边设置沉降后浇带，兼温度后浇带作用，解决施工阶段的温度应力问题。为了使后浇带的封闭对建筑后期使用阶段的温度应力产生不利影响，后浇带封闭时的环境温度应与建筑物使用阶段温度接近。对于沉降后浇带的补浇,应依据沉降记录决定封闭时间,如何沉降曲线趋于平缓,则在主体封顶后一个月后补浇后浇带;若是沉降曲线不缓和,必须延长补浇时间,应待沉降曲线趋于平缓稳定时再封闭。对于温度后浇带的封闭,应在其两侧砼龄期达到6周以上或不少于42d后再补浇。封闭后浇带砼必须在对该部位认真清理,钢筋补焊绑扎合理条件下,采用比原底板砼强度高-级的补偿收缩砼浇筑,浇筑时间要选择在气温比较低时进行,振抹后及早覆盖保湿。
2）楼板采用主次梁结构。在8x8的跨度内设两根次梁，次梁的方向均沿建筑物的长向。目的是为了抵抗使用期间的温度收缩应力。调整结构配筋,地下室外墙及顶板,底板正常都是采取双层双向通常布筋,钢筋间距在150mm范围内,最小配筋率提高到0.3%以上,在满足强度要求的前提下,尽量采用直径较小钢筋布置。
3）加强外墙及屋面的保温。屋面的楼板钢筋沿整体长向拉通。
4）降低砼的水化热。提高砼的极限抗拉强度,尽可能使不同龄期的砼达到防裂的有效措施。具体的做法是: 选择水化热低的硅酸鹽高抗硫水泥,严格控制粗细骨料粒径级配及含杂质量,认真试配优选配合比,适宜掺用外加剂,减少用水量,改进砼浇筑工艺来提高早期抵抗裂缝的强度; 加强养护是超长砼结构施工的重要保证,及早补充水分保温保湿,是减少早期脱水收缩充分进行水化,促进强度得到充分提高的关键环节。需要在砼浇筑后立即覆盖减少表面温度延长散热时间,缓慢降温能有效发挥砼应力松弛效应,达到提高抗裂性目的。
降低砼的水化热,一般工程体积较大砼都会采用水化热较低的水泥品种施工。基础底板,剪力墙及顶板可以采用粉煤灰水泥或矿渣水泥,设计采用60d龄期砼作为检查验收强度,地下砼结构抗渗等级-般>S6;通过试验确定施工配合比,掺入外掺合料及化学外加剂,降低单位水泥用量达到浇筑砼温度。还要采取减少砼收缩的措施,如浇筑分层进行,采取二次振捣和二次压抹面,延长拆模时间和养护时间保湿保温等防裂措施及时。
5）回填防止砼表面温度变形,当地下室剪力墙拆模后,进入各种管线安装,外部防腐经检查合格后即可立即回填。由于基坑开挖时间较长,加上施工期间外界温湿度变化比较大,结构如长期暴露在自然环境,容易造成砼的干缩开裂,严重时会向深度发展。对此在砼浇筑后必须明确回填时间及采取的预防措施,抓紧进行回填前的各项工作,减少避免因温湿变化引起不必要的结构开裂。
综上浅述,超长的砼结构在基础设施及大型地下工程中应用更加普遍,设计人员应深入成功工程的总结提高对超长结构的认识,按照不同功能需要的建筑物采取不同的构造和施工措施,防止和减少有害裂缝的产生和发展。
Abstract: combining the Shenyang margin money business department of the basement structure design, super long basement structure crack control design of some effective measures and key construction matters needing attention. Practice proves that the scheme is reasonable, economy, measure is proper, greatly shortening construction period.
关键词 超长建筑 无缝设计 裂缝控制
Key words: construction crack control of super-long seamless design
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
1 概述
近年来，我国各种大型公共建筑的建设得到了快速发展，建筑师以及建筑方对不设缝的混凝土结构的长度要求越来越高。尤其是对于地下室结构，由于存在防水问题，更是希望不要设缝。
1砼结构超长产生裂缝问题
通过科学研究及工程实践表明,任何结构物产生裂缝是不可避免的,尤其砼出现的微小裂缝是人们能够接受的材料特性,如果对建筑物抗裂要求过严不允许出现裂缝,会付出巨大经济代价。科学的要求应是将裂缝的有害程度控制在无害范围内。在正常情况下砼结构产生裂缝的原因主要是:由外荷载的直接应力,即设计常规计算的主要应力引起的裂缝;由外荷载作用即结构次应力引起的裂缝;由结构变形,即温度变形应力,地基不均匀沉降引起的裂缝等。在此主要就地下室超长砼结构因结构变形产生的裂缝分析探讨。 地下结构产生和裂缝发展的原因比较复杂,主要还是由温度,材料弹性模量,线膨胀系数,砼极限拉伸,砼结构体厚高,体长,砼的徐变及约束环境等。对于不同的结构在不同施工条件下也影响到裂缝的产生和发展。多年来国内外对砼结构裂缝产生及发展,已经进行了大量的理论分析和实验研究,依据极限变形概念研究了伸缩缝作用,推导出最大伸缩缝间距[Lmax] 。在实验研究中,国内外通过光弹实验得出的结论是: 由温差所引起的结构变形,随着结构物长度的增加,它们之间是非线性关系。
根据理论分析与实验研究可以看出,那种认为按照规范要求设置了伸缩缝就可以避免出现裂缝,不预留伸缩缝就不会产生裂缝的观念是不全面的。用伸缩缝控制结构的长度只能是减少温度应力的因素之一,并非是唯一因素。伸缩缝只是在一定范围内对温度应力起到有效作用,当超过一定范围后,温度应力趋近于常数,之后温度应力则与长度无关。工程应用实践也表明,留缝与否并不是决定结构变形开裂的唯一原因。从分析看出超长结构不设变形缝是可行的。
2设计与施工中采取的防裂措施
工程位于沈阳市铁西区保工街上，北二马路北300米左右，占地18000平方米。主要功能为商业、办公和配套相应的服务设施，地下工程主要为人防及停车场。总建筑面积99000平方米。本工程主体高度90.600米，地上26层，地下2层，结构柱网跨度以8.000m为主，采用框架剪力墙结构。地下室占地面积为67x163米，裙房占地57x153米，均不设缝。
考虑本工程结构超长，采取下列措施：
1）主楼周边设置沉降后浇带，兼温度后浇带作用，解决施工阶段的温度应力问题。为了使后浇带的封闭对建筑后期使用阶段的温度应力产生不利影响，后浇带封闭时的环境温度应与建筑物使用阶段温度接近。对于沉降后浇带的补浇,应依据沉降记录决定封闭时间,如何沉降曲线趋于平缓,则在主体封顶后一个月后补浇后浇带;若是沉降曲线不缓和,必须延长补浇时间,应待沉降曲线趋于平缓稳定时再封闭。对于温度后浇带的封闭,应在其两侧砼龄期达到6周以上或不少于42d后再补浇。封闭后浇带砼必须在对该部位认真清理,钢筋补焊绑扎合理条件下,采用比原底板砼强度高-级的补偿收缩砼浇筑,浇筑时间要选择在气温比较低时进行,振抹后及早覆盖保湿。
2）楼板采用主次梁结构。在8x8的跨度内设两根次梁，次梁的方向均沿建筑物的长向。目的是为了抵抗使用期间的温度收缩应力。调整结构配筋,地下室外墙及顶板,底板正常都是采取双层双向通常布筋,钢筋间距在150mm范围内,最小配筋率提高到0.3%以上,在满足强度要求的前提下,尽量采用直径较小钢筋布置。
3）加强外墙及屋面的保温。屋面的楼板钢筋沿整体长向拉通。
4）降低砼的水化热。提高砼的极限抗拉强度,尽可能使不同龄期的砼达到防裂的有效措施。具体的做法是: 选择水化热低的硅酸鹽高抗硫水泥,严格控制粗细骨料粒径级配及含杂质量,认真试配优选配合比,适宜掺用外加剂,减少用水量,改进砼浇筑工艺来提高早期抵抗裂缝的强度; 加强养护是超长砼结构施工的重要保证,及早补充水分保温保湿,是减少早期脱水收缩充分进行水化,促进强度得到充分提高的关键环节。需要在砼浇筑后立即覆盖减少表面温度延长散热时间,缓慢降温能有效发挥砼应力松弛效应,达到提高抗裂性目的。
降低砼的水化热,一般工程体积较大砼都会采用水化热较低的水泥品种施工。基础底板,剪力墙及顶板可以采用粉煤灰水泥或矿渣水泥,设计采用60d龄期砼作为检查验收强度,地下砼结构抗渗等级-般>S6;通过试验确定施工配合比,掺入外掺合料及化学外加剂,降低单位水泥用量达到浇筑砼温度。还要采取减少砼收缩的措施,如浇筑分层进行,采取二次振捣和二次压抹面,延长拆模时间和养护时间保湿保温等防裂措施及时。
5）回填防止砼表面温度变形,当地下室剪力墙拆模后,进入各种管线安装,外部防腐经检查合格后即可立即回填。由于基坑开挖时间较长,加上施工期间外界温湿度变化比较大,结构如长期暴露在自然环境,容易造成砼的干缩开裂,严重时会向深度发展。对此在砼浇筑后必须明确回填时间及采取的预防措施,抓紧进行回填前的各项工作,减少避免因温湿变化引起不必要的结构开裂。
综上浅述,超长的砼结构在基础设施及大型地下工程中应用更加普遍,设计人员应深入成功工程的总结提高对超长结构的认识,按照不同功能需要的建筑物采取不同的构造和施工措施,防止和减少有害裂缝的产生和发展。