大型地下室頂板抗裂設計的探討

摘 要：伴隨著經濟的高速發展，房地產開發的規模越來越大，配套設施的要求越來越高。越來越多的建筑物都帶有大面積、大負荷的大型地下室。本文通過實例對地下室頂板裂縫出現的原因進行分析，并作出地下室頂板的抗裂設計。

關鍵詞：大型地下室；頂板裂縫；抗裂設計；問題與措施

如今的大型地下室頂板一般要求有綠化覆土、負荷大、抗滲要求高、平面尺寸大且不允許設伸縮縫等特點，屬于超長超寬的混凝土結構。通過對大型地下室頂板裂縫產生原因進行分析，并提出抗裂的方法和措施。這類擁有超長超大體積的地下室由于材料、設計、施工、外部條件等因素的存在常出現開裂現象。設計單位多采用后澆帶、加強帶等構造措施防止裂縫的產生， 但實際上地下室頂板的開裂現象仍普遍存在。因此大型地下室頂板的抗裂設計就尤為重要。

一、工程概況地下室頂板無損檢測及裂縫開展情況

某小區上部結構由六棟塔樓組成，地下室由六棟塔樓及與之相連的非塔樓區域組成，地下一層，地上十八層，基礎為人工挖孔樁基礎，塔樓框架為剪力墻結構，非塔樓區域為單層框架結構。地下室頂板采用C30混凝土，板厚250mm。

該工程于2010年6月完工后未出現裂縫，10月份發現地下室頂板出現裂縫并逐漸開展、增多，至12月份中旬裂縫開展情況基本穩定。

二、地下室頂板裂縫開展情況

裂縫數量較多，分布范圍較廣，有些裂縫與頂梁相連，或單跨或多跨穿過混凝土頂梁，部分裂縫與剪力墻鏈接。主要是出現在塔樓與非塔樓相連的第一跨頂板內，沿45度分布的斜向裂縫。

在柱邊或梁邊有一條或多條呈放射狀的裂縫，長度或單跨或多跨，在地下室外墻邊界處的裂縫為垂直邊界的平行裂縫，或單跨或多跨穿過混凝土頂梁。

三、施工相關資料調查

3.1混凝土配合比與原材料調查

為了保證混凝土的質量，項目部事先都要求供應商按設計要求做好混凝土的配比設計。據調查本地下室采用的為市某混凝土公司生產的C30 P6預拌混凝土，水灰比例0.47，其中還摻入了8%JM-III以及20%左右粉煤灰活性劑代替部分水泥，另外，混凝土中還按配比設計摻入了緩凝高效減水劑、膨脹劑。提供給項目部審核之后再報給監理單位。而且在施工過程中還加強了對混凝土進場后的檢測，特別是每車砼坍落度的檢測，達不到設計要求的堅決要求退場。

3.2對施工過程的調查

地下室頂板砼澆筑是按照塔樓平面位置以及與之相連的非塔樓區域設計后澆帶分布位置分工段施工，每個施工段再分小段逐次澆筑完成，每個施工小段頂板均一次性連續澆筑，不留設施工縫。

地下室頂板混凝土澆搗時間為2009年12月-2010年4月。2010年5月后澆帶砼在地下室頂板全部封頂后完成澆筑，時間間隔一個月。在進行砼澆筑時， 梁及梁柱節點的部位都采用了插人式振動器振搗， 樓板采用的是平板震動器振搗， 并且在混凝土表面找平后初凝前采用磨壓機進行表面磨壓以此來提高混凝土的密實度， 砼澆筑完成后12小時內在表面覆蓋了土工布并且澆水保持溫度和濕潤。養護時間為10天后拆模。

四、裂縫成因分析

4.1材料方面

通過對混凝土各方面的調查得知，混凝土的配比及相關原料的應用比較合理，不認為是造成裂縫的主要原因。

4.2施工方面

施工分階段進行，在施工過程中，該工程地下室頂板后澆帶施工間隔時間為1個月，未滿足不少于2個月的規范。[2]養護的時間不足15天以上，拆膜時間過早。而在施工過程中是否過早或者過重的在頂板上堆放鋼管等建筑材料、重型機械如攪拌車等是否在頂板上通行沒辦法具體查證，這些因素也都是導致裂縫的產生和開展的因素。

4.3溫度方面

由于地下室頂板混凝土澆搗時間為2009年12月-2010年4月。2010年5月后澆帶砼在地下室頂板全部封頂后完成澆筑。后澆帶混凝土澆筑時溫度偏高，而且由于地下室頂板面積大，澆筑后大部分都暴露在自然環境中直接受到氣溫變化作用而板底的溫濕度變化較小，因此產生較大溫差， 溫差引起變形應力。這樣板體就會產生不均勻溫濕差和收縮變形的情況。頂板混凝土澆筑后溫濕差變形和收縮變形一經產生迭加，而一旦澆筑的混凝土不足以克服這種溫濕差變形及收縮應力，那么產生的約束拉應力大于混凝土早期抗拉強度時，就極易產生裂縫，而且以板角斜向裂縫居多。

4.4結構方面

由于此工程存在塔樓與非塔樓相連區域，各塔樓區域為剪力墻結構而非塔樓區域是單層框架結構，這樣就造成兩者的結構剛度相差懸殊。塔樓與非塔樓地下室頂板不在同一標高，通過對塔樓與非塔樓的組合結構進行剛度分析， 就會得出塔樓與非塔樓區域相連的部位是整個組合結構的剛度突變的薄弱部位， 這個部位產生應力集中而使頂板混凝土也產生內部應力從而會導致該處頂板的開裂。

4.5沉降方面

塔樓與非塔樓會出現結構層數的懸殊，隨著塔樓施工樓層增加負荷也會不斷加大，使塔樓與非塔樓的沉降差越來越大，最終導致塔樓與非塔樓相連部位出現不均勻沉降， 也會引起該處的開裂。

五、抗裂設計

5.1材料方面

地下室頂板的混凝土施工要求采用補償收縮混凝土，其性能應滿足相應規范【3】的要求。為了保證混凝土的質量，要做好混凝土的配比設計。對于混凝土要嚴格控制砼用水量，嚴格控制混凝土坍落度，適當降低砼坍落度對減少砼的收縮、控制砼裂縫是有利的。提高骨料質量，控制粗骨料數量，適當降低砂漿有利于減少砼的收縮，同時要禁止使用細砂。砼應合理選用減水率高，分散性能好，并對砼收縮影響較小的外加劑。控制混凝土摻合料摻量，預拌砼主要使用低鈣粉煤灰，高鈣粉煤砂和礦渣微粉三種。砼摻合料的使用要進行綜合考慮，包括目前水泥的礦物組分、施工工期對砼早期強度的要求，工程養護條件、工程實際條件下砼的收縮等。本工程中混凝土方面的調查顯示比較合理

5.2施工方面

施工時要注重細節，對后澆帶部位的混凝土應采用補償收縮混凝土，強度等級比兩側先澆混凝土的強度等級提高一級。后澆帶的位置、形式、尺寸，應按設計規定施工。后澆帶澆筑前，要將兩側的先澆混凝土表面鑿毛、清洗干凈，并保持濕潤，再行澆筑。

要特別要注重養護時間及模板拆除時間。地下室墻體模板拆除時間不能少于7-10d。澆筑后要從頂部用小管進行噴淋，在模板拆除后要繼續進行養護，養護時間在15d以上。

冬季施工在不能澆水養護時，底板要用塑料膜和保溫材料進行保濕和保溫養護。墻體帶膜養護不能少于7d，地下室頂板用塑料膜和保溫材料進行養護也不能少于15d.

5.3 結構方面

外墻板要根據建筑需要對布置的柱網設置邊柱，在頂板和外墻板的相接處在墻板內設置暗梁，暗梁內部設置水平筋。在邊柱與外墻板相連的邊柱兩側對水平筋加密處理。

結束語

地下室頂板裂縫的發生較為普遍，裂縫發生的原因很多， 防止裂縫不能僅考慮某一環節， 本文針對此工程應從原材料優選、混凝土配合比優化設計、施工過程控制、溫度控制、結構設計、構造優化方面采取措施， 進行綜合控制。只要措施采取得當并嚴格執行， 裂縫控制就能取得更好的效果。

參考文獻

[1]GB 50204-2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].

[2]GB50010-2002 混凝土結構設計規范[S].

[3]GB 50119-2003，混凝土外加劑應用技術規范[S].