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超长地下室混凝土结构防裂技术措施分析

周增强

摘 要： 建筑工程是国民经济增长的重要支柱型产业，为实现经济社会持续、健康发展，必须对建筑工程地下室施工加以重视。超长地下室混凝土结构防裂技术的应用，可全面提升建筑工程质量。为此，本文结合具体工程案例，对建筑超长地下室混凝土结构防裂施工内容进行了分析与探究。
关键词： 超长地下室；混凝土结构；防裂措施
一、工程案例
某建筑工程地上5层、地下3层，其中地下2、3层为车库。地下一层为商场、办公间及设备用房等。本工程结构为钢筋混凝土框架体系，选取主、次梁楼盖体系进行各楼层施工。梁、板及柱都为混凝土构件第一层～5层所有楼板都有开洞。其余楼层洞口分布基本一致，其中与中央共享大厅较近位置从地下一层逐步向上变大，形状转换为长方形。该工程屋盖体系可划分为13个部分。结构上附近屋面都连接其相邻楼层，中央上方几个楼盖则独立存在。因工程施工特征，屋盖为钢结构的为#1、#3、#8；玻璃为屋盖#1的屋面；压型钢板为屋盖#3、#8的屋面，其他都选取混凝土梁板结构作为屋盖，具体如图1所示。因本工程平面超长，x方向平面尺寸大概为180m，Y方向平面尺寸为170m。与施工规范规定的框架结构体系伸缩缝最大间距相比较大，为此，在结构设计时无需进行伸缩缝设计。
二、混凝土温差效应及长期收缩的影响
1、温差效应影响。竖向温差与水平温差效应是高层建筑的主要温差效应类型，而于本工程而言，因其结构高度较低，平面尺寸较大，因此仅需对水平温差效应进行分析即可。以构件自身条件来讲，温差产生的主要原因包含季节变化、太阳辐射等，具体分为2种，其一构件自身内外表面温差，也就是一般意义上的局部温差；其二为构件中面的温差，是指相应时间段内构件中面温度和混凝土终凝温度之间的差值，也就是所说的整体温差。据大量实践经验分析得出，于整体结构而言，局部温差影响较小，水平温差效应产生的主要原因为整体温差。
因该工程具有较大平面尺寸结构形式，顺着水平方向大量竖向构件将导致混凝土楼层出现变形问题，进而产生极大约束。如“-”温差出现于楼层内，由于收缩现象梁板受拉；除此之外，因水平剪力作用，附近竖向构件将产生水平方向剪切变形。
本工程由混凝土主体结构合拢到运营使用环节，因上部结构和地下室之间存在极大温度变化，因整体温差较大，地上各层、第一层与地下各层之间极易产生水平变形差异。第一层楼板为地下室顶盖，因地下室外墙约束，导致第一层和第二层之间水平变形差异极为突出。因地下一层开洞较大，地上温度必定会对地下一层造成极大影响，致使地下一层温度基本等同于地上温度，这样不利于地下一层、地上第一、二层梁板及第一层柱施工。
2、长期收缩影响。由于水分蒸发在空气中暴露的混凝土构件极易出现收缩现象。作为一个长期过程，影响混凝土收缩的因素较多，如最终收缩量、材料构成及环境因素等。该工程因截面尺寸、环境等因素，导致地下室底板与其他各层楼板长期收缩量之间存有一定差异。整体来讲，因厚度较大，地下室底板无法充分接触空气，导致其长期收缩量不大，其他所有楼板则具有较大收缩量。在地下室外墙与混凝土柱约束下，该收缩差异将导致部分楼层，尤其是地下室各层产生受拉现象。混凝土长期收缩效应可同时与结构施工、使用阶段的温差效应一起存在，采取防裂技术措施时应综合考虑以上两种效应。
三、超长地下室混凝土结构防裂技术措施
高层建筑混凝土规定，现浇框架结构伸缩缝间距必须控制在55m以下。如选取一定构造及施工措施，降低温度及混凝土收缩对结构影响，可将伸缩缝最大间距适当放宽。根据施工规范规定，如该工程进行伸缩缝设置，则具有大量永久缝数量，将严重影响建筑效果与使用空间，因此，可选取适当措施放宽伸缩缝间距。具体方式如下：
1、后浇带及膨胀加强带设置
该工程需保证膨胀加强带结合后浇带设置，后浇带内需进行收缩混凝土浇筑，通过一定膨胀应力对结构合拢后温差收缩应力进行补偿。按照温度分析结果显示，在第一层与地下室一层及地下室外墙连接楼板较大应力位置，需将膨胀加强带设置到X、Y方向。
设置后浇带可错开混凝土收缩应变高峰期，并将部分收缩应力释放出来。施工过程中浇筑后浇带时间应具有合理性，确保结构合拢温度适当。与本工程所在地气温情况相结合，9.7℃为每年4月、10月的平均温度，10℃为分析取值。按照该工程施工工期预测，后浇筑封闭时间和混凝土楼板完成时间相隔超过180天，以完成大部分混凝土收缩。为避免施工阶段“-”温差较大，完成浇筑后浇带作业后，即将步入冬天，外幕墙需封闭。
2、选取保温隔热构造
选取双层玻璃用于结构外立面及屋顶#1，屋顶需选取保温隔热措施。同样保温隔热措施也可用于暴露于外面的地下室顶板，且选取双层楼板。滤水层安设到地下室底板位置，防水内隔墙设置到外墙内，止水带应设置到施工缝位置。根据施工实际情况，应在20到22℃之间控制室内常年温度。商场为地下室一层，其室内温度应与地面上各层温度一致。
3、合理选择原材料
建筑结构中补偿收缩混凝土的主要功能为结构自防水、减免后浇带无缝施工及大体积混凝土裂渗控制。于超长地下室混凝土结构防裂分析，可选取补偿收缩混凝土技术进行有效处理。膨胀水泥为混凝土膨胀剂与抗裂防水剂的发展基础，目前应用最多的为硫铝酸钙类膨胀剂，要求在混凝土掺加8%到12%的硫铝酸钙类膨胀剂，和水泥水化反应形成钙矾石膨胀结晶，此时将改变混凝土结构特性。具体如下：
第一，钙矾石体积膨胀，因钢筋与邻位约束，将由0.2到0.7mpa预压应力产生于混凝土结构内，进而将混凝土应力状态改善，并达到混凝土抗裂性能提升的目的。
第二，因钙矾石可对毛细孔缝进行充分填充，进而达到混凝土孔结构改善及总孔隙率减少的作用。
选取补偿收缩混凝土进行超长钢筋混凝土结构连续施工，选取补偿收缩混凝土在大体积混凝土内进行防裂防渗控制，不仅能够缩短工期、简化施工工艺，提高工程施工質量，还具有良好经济效益。
4、設置钢筋加强区域
混凝土抗拉强度及变形能力直接对其是否开裂起到决定作用，通常可通过极限拉伸衡量混凝土变形能力。于混凝土极限拉伸能力提升而言，配筋数量是否准确、位置是否正确极为关键。要求在外荷载影响下，混凝土构件受力钢筋全截面最小配筋率必须相关规范规定相符，并在此基础上适量增加配筋量，以此对混凝土温度收缩及干缩起到有效控制。要求在0.2%以上控制超长墙体单面水平构造钢筋配筋率；0.3%以上控制楼板单面钢筋配筋率；0.25%以上控制带外采取补偿收缩混凝土时的配筋率。具体配筋方式如下：
按照以上温度、收缩效应分析情况，需将钢筋加强区域设置到楼板、梁与竖向构件内较大应力位置，以此达到结构抗温及收缩效应能力提升。楼板加强区域设置到楼板薄弱及较大应力位置，需全截面配置加强配筋。第一，洞口钢筋加强板带。第一、二层具体较大洞口，则其附近具有较为显著应力。顺着边缘方向在洞边3m范围内设置钢筋加强区域，全截面进行加强配筋设置除此之外，在洞口转角位置，斜方向进行抗裂钢筋增设。第二，楼板钢筋加强板带。因楼板具有较大开洞，将大大消弱局部楼板有效板宽。因此，地下室外墙约束，与地下室外墙相连第一层、地下一层楼板应力较大，此区域增设额外配筋。第三，楼板构造配筋增加。与所有层非削弱楼板区域配筋相比，需进行额外构造全截面配筋率的增加，增加比例为0.1%到0.3%之间。
四、结束语
综上所述，伴随我国建筑工程建设规模的进一步扩大，为了确保建筑物的功能需求得到满足，要求做好地下室施工工作，不仅能够使建筑物的综合利用率大幅提高，还能有效提升工程质量。因此，必须在充分结合施工现场具体情况下，做好施工准备工作，规范施工流程，采取行之有效的质量控制措施，只有这样才能实现建筑工程经济效益最大化。■
参考文献
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