超长地下室无缝设计探讨

超长地下室无缝设计探讨

陈磊

中冶华天南京工程技术有限公司210019

摘要:介绍马鞍山某超长人防地下车库怎样实现无缝设计，主要方法有：（1）设置后浇加强带；（2）混凝土掺入补偿收缩和砼抗裂剂；（3）增加纵向钢筋。采用有迈达斯限元程序对地下车库在总温差作用下的温度应力进行分析，探讨设置和不设置后浇带两种情况下结构的温度应力大小和分布。

关键词:超长混凝土；温度应力；后浇加强带；混凝土抗裂

1.工程概况

本工程为单建式地下混凝土结构，纵向长度超过318.4米，横向宽度超过35.2米，高4.6米，地下室底板埋深6.1米（见图1)。采用平板式筏板基础，持力层为粉质粘土层，地基承载力特征值为120kpa。结构纵向长度大大超过《混凝土规范规》定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距要求（现浇混凝土地下室伸缩缝最大间距30米），如不采取措施必须要设置多道伸缩缝。但是甲方要求不能设置伸缩缝，原因是设置伸缩缝会对结构的设备安装、保温、防水等方面产生不利影响，特别是伸缩缝处一旦漏水难以修复，对地下室的使用带来极大影响。现采取合理的设计及施工措施，实现无缝设计。

2.设置和不设置后浇带结构混凝土总应力大小和分布状态说明

此类超长地下混凝土结构的温度作用分析中一般仅需考虑季节温差和混凝土自收缩当量等效温差。（1）设置后浇带时混凝土自收缩当量等效温差引起的应力为两部分组成，分别为后浇带合拢前每一小段的收缩应力和几十天后结构合拢成为整体结构后承受的继续收缩引起的应力，这样先划分小段再合为整体的方法可以有效的释放掉一部分收缩应力。（2）后浇带设置与否不影响季节性温差对结构产生的温度应力，季节温差应力不论是后浇带设置与否都是存在的。季节性温差应力加上混凝土自收缩应力即为结构的总应力。下面通过有限元程序Midasgen来实现设置后浇带的应力对比。

3.设置和不设置后浇带结构混凝土自收缩应力对比

采用Midasgen施工阶段分析模拟地下车库后浇带，后浇带以外的结构设为结构组一，所有后浇带设置为结构组二，在结构组一施工完成60天以后施工结构组二；定义混凝土收缩徐变参数creep；弹性支座参数按照参考文献[1]得到底板水平弹簧刚度=18900kN/m，垂直弹簧刚度=27090kN/m。侧墙水平弹簧刚度=18900kN/m。

未设置后浇带时混凝土底板自收缩应力如图一，

图二（底板应力图)

顶板底板自收缩应力基本为0N/，结果与混凝土规范规定的现浇地下混凝土结构伸缩缝间距不大于30m一致，此时自收缩应力忽略不计。

后浇带合拢后混凝土顶底板自收缩应力如图三，

图五（底板应力图)

底板最大总应力在中间位置，应力最大值为2.6N/。

通过以上两个模型对比分析后发现车库不设置后浇带时板的应力会远大于混凝土的极限拉应力，这时后板就会因为受拉出现裂缝，所以不设置后浇带不可行。不设置后浇带时最大应力为3.2N/>2.01N/，底板钢筋为Φ22@200，计算得出此时裂缝为0.383mm大于规范要求的0.2mm要求，裂缝宽度不满足要求。间隔大约30米设置后浇带以后，板的应力值为2.6N/，与C30混凝土的抗拉强度标准值比较接近2.01N/，底板钢筋为Φ22@200，此时裂缝宽度为0.075mm。裂缝宽度满足规范要求。

5.其他裂缝控制措施

设计上除了采用后浇带减少混凝土自收缩温度应力，另外可适当增加地下室纵向构造钢筋增加抵抗裂缝的能力。施工上应注重混凝土的养护，合理的养护既能提高混凝土的强度，也能减少混凝土的收缩，尽量在气温比较低时进行混凝土浇筑，后浇带的合拢也应该在温度较低时进行；控制水泥用量减少水化热作用；后浇带浇筑时使用高强度微膨胀混凝土；混凝土中添加补偿收缩、增强抗裂和抗渗的外添加剂；

6.结论

以上仅为本人在设计过程中对若干问题的个人理解和分析总结，希望对大家今后的设计会有所帮助。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范GB50010-2010

[2]地下工程防水技术规范GB50108-2011

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.

[4]冯健.吕志涛.吴志彬,等.超长混凝土结构的研究与应用.建筑结构学报,2001,2（6）:14-19