超長地下室結構溫度作用和防裂措施

文/任東明　大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司　遼寧大連　116023

本文作者就職于大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司，主要從事土木工程專業結構設計，對于地下室超長混凝土結構具有較為詳細的了解，因此對于防治超長混凝土收縮與溫度變化所帶導致的開裂現象存在獨特的見解，具體如下所示。

1、工程概況

本文主要以某工程為例進行了詳細的敘述，其中，工程主要為住宅區與大型地下車庫連接地下室構成，地下車庫連接地下室的總建筑面積19935平方米，橫向跨度約為270.3米，縱向寬度最大可達91.3米。住宅層高約4米，超長地下室頂板所覆土厚度在1.5米～1.85米范圍內。除此之外，住宅為現代常見的澆筑筋砼梁板式結構，并且地下車庫與地下室基礎頂構造為嵌固式，樁基礎與防水底板共同構成了地下車庫與地下室的基礎底面，樁端受力層一面則利用中粗型砂層進行的填充，場地凍深按時相關標準保持為1米。

2、超長地下室結構溫度應力作用

本文所選取的超長地下室工程均采用PLPM系列的工程結構計算軟件，超長地下車庫聯合地下室結構溫度作用整體計算模型。在此基礎上，借助PLPM系列的工程結構計算軟件對工程的溫度應力進行有限元分析。其中，梁與柱分別為突然間二節點十二自由度的梁單元、二節點十二自由度的柱單元，并對其樓板與墻體進行殼單元模擬。

2.1　超長地下室結構溫度作用取值

當混凝土澆筑完成后，若未及時對其進行必要的養護，便可能會因溫度驟降而導致混凝土收縮應力過大，進而產生裂縫。并且應力的溫度對于超長地下室結構的穩定性具有非常直接的作用。一般情況，混凝土在澆筑期間，其自身會隨溫度的升高而出現明顯的膨脹趨勢，而結構內部應力則會產生變化，但并不會因此而收縮變形，產生裂痕。但因工程受施工階段超長地下室結構相關工藝制約，其在混凝土后澆筑帶封閉后，便會出現溫度驟降現象。對此，可通過在地下室超長混凝土的橫、縱兩個方向分別設置好后澆帶便可有效減少地下室結構溫度降低速度放緩，且溫度作用力較之優化之前，也會得到有效降低。

2.2　混凝土自身收縮時的降溫

混凝土材料作為建筑工程中重要的組成部分，其所具有的顯性的特征便是易收縮性，若無法有效控制其收縮性，便極易造成地下車庫與超長地下室出現開裂現象，嚴重時可能會導致下沉、坍陷。其主要是在超長混凝土澆筑結束后，正常情況下為澆筑完成后10天至1個月會完成百分之十五到百分之二十五的收縮量，而到澆筑結束90天后，混凝土的收縮量則會達到百分之六十到百分之八十。本文中所采取的工程設置了后澆帶，且在后澆帶封閉前，將收縮的混凝土進行了凝固，使其達到了整體收縮狀態。

2.3　切實研究混凝土狀態漸變與應力松弛系數的確定

目前，我國對于超長混凝土結構因溫度驟變所造成的收縮問題亟待解決。通常情況下是將超長混凝土的收縮與其溫度變化進行等效，在進行收縮狀態漸變研究期間，要提前計算出地下車庫聯合地下室結構在不同溫度下混凝土的收縮彈性，并用最后計算結果與狀態漸變應力折減系數進行相乘。在本文所取工程中，松弛系數值為0.3，與我國應力折減系數值一致。

3、超長地下室結構防裂措施

3.1　加強超長地下室結構措施

（1）加強地下室建筑后澆帶的合理分布；

（2）給予出現降溫收縮現象的混凝土必要的補償；

（3）針對超長地下室結構中應力集中的局部位置，如剪力墻、孔洞附近與結構轉接處等部位添加配筋，以保證其安全穩定性；

（4）超長地下室結構在其梁、板位置進行鋼筋設置，使其能夠貫穿整個結構，并且將結構內部的端部墻、柱配筋率等進行適當拉長，保證其滿足工程中相關規章制度所明確的標準[1]；

（5）對超長地下室外墻進行施工操作時，其橫向的鋼筋與縱向鋼筋間水平距離需保持在15厘米左右；而地下室墻體中線上下要分別為10厘米；墻內所增加的鋼筋伸入距離不得小于150厘米，且要保持豎向間距與墻體水平鋼筋距離一致，但要在其中間進行間隔裝置。除此之外，地下車庫與地下室的底板、基礎頂中所涉及到的板配筋均為可雙層雙向拉通的，單面配筋率控制在百分之二十五以內。

（6）本文所選的工程，地下車庫連接地下室，其上部住宅與地下室頂板之間的位置以及地下室外墻等重要位置，需嚴格按照節能減排理念來進行保溫層的設置。

3.2　對混凝土材料的要求

（1）混凝土作為建筑工程中重要的組成部分，其質量問題對建筑整體具有非常直接的影響。因此，為確保本文所選地下車庫聯合地下室工程的質量，混凝土中所采用的水泥必須嚴格遵循國家相關規章制度中明確的低熱硅酸鹽水泥，并且符合本次工程要求。

（2）水泥的表面積需控制在每千克350平方米范圍內，并且需要對收縮混凝土進行補償，水泥熟料中鋁酸三鈣含量控制在百分之八以內。

（3）粗骨料的半徑同樣需要控制在31.5毫米以內，且不能超過結構截面的四分之工，并且要保持鋼筋最小間距在四分之三。而細骨料不可采用細沙，多利用水洗中的砂。

（4）混凝土內摻合料與外加劑進行選擇時，可通過利用內摻合法來進行外加劑的添加。并且外加劑帶入混凝土氯離子含量的限值不可以大于每平方米0.2千克。

結語：

總而言之，若想有效對超長地下室結構進行防裂操作，必須從根本上加強對地下室結構進行加固、且通過對溫度應力進行計算來提高對其控制，同時添加好重要部位的鋼筋。除此之外，加強對施工材料的選擇，做好混凝土養護工作，并且嚴格按照施工計劃開展工作，提高超長地下室防裂質量，保證地下室結構的安全可靠性。

參考文獻：

[1]劉陽,胡長明,韓大富,等.超長地下室混凝土墻體裂縫控制研究[J].施工技術,2016,45(06):106-109.