【摘 要】我國(guó)目前的城市建設(shè)中，為了配合現(xiàn)今的發(fā)展形勢(shì)和居民的生活狀況，不可避免地建造了大量如地下停車場(chǎng)之類的超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)建筑。由于建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工期、費(fèi)用以及施工環(huán)境的內(nèi)因、外因等條件，使得在超長(zhǎng)地下室建筑工程存在的問題也日益突出。
【關(guān)鍵詞】超長(zhǎng)地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不均勻沉降；混凝土收縮應(yīng)力；溫度應(yīng)力；后澆帶
近幾年，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制的改革下，我國(guó)正全面地邁向小康社會(huì)的水平，建筑行業(yè)便是一個(gè)顯著的代表。房屋建筑越來越復(fù)雜，建筑面積越來越大，建筑形式的多樣化發(fā)展，無一不在訴說著我國(guó)建筑領(lǐng)域正在飛速發(fā)展。但是，在發(fā)展的同時(shí)，伴隨的問題也日漸突出。建筑結(jié)構(gòu)的日趨龐大，使得很多的建筑都超出傳統(tǒng)建筑的尺寸，這些超長(zhǎng)建筑，給傳統(tǒng)建筑的設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)帶來一定程度的困難。本文就以超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析如何解決該類問題。
1、超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算分析
對(duì)于建筑材料混凝土來說，它并不是一種理想的、質(zhì)地均勻的材料，在混凝土建筑剛剛澆筑后的硬結(jié)過程中，混凝土?xí)幸欢ǔ潭鹊氖湛s，當(dāng)這種收縮變形受到外界約束后，在建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部就會(huì)形成一種力，就是我們經(jīng)常提到的收縮應(yīng)力，而在已經(jīng)建成的混凝土建筑中，其混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)因環(huán)境變化而熱脹冷縮，同樣的，當(dāng)這種變形受到外界約束后，其混凝土建筑內(nèi)部也會(huì)形成一種力，這種現(xiàn)象便是溫度應(yīng)力。當(dāng)收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力超過混凝土建筑自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)混凝土建筑物最大的缺陷———混凝土開裂。
導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮的因素眾多，通過計(jì)算，我們進(jìn)行如下分析：
假設(shè)混凝土建筑總長(zhǎng)度為149 m，而普通的混凝土收縮率為1～1.5×10-4，那么收縮量計(jì)算如下：
～22.35mm
壓強(qiáng)P=Es.2t.u=2×105×5.4×10-4×0.03% =0.324 MPa
當(dāng)溫度在 0～100 ℃范圍內(nèi)變化時(shí)，混凝土的膨脹系數(shù)為 1×10-5，
當(dāng)△t=30 ℃時(shí)，收縮量為：
L2=149×10.3×30×1×10-5=44.70 mm
總體收縮量計(jì)算為：
L=L1±L2=22.35～67.05mm
從上述的計(jì)算過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)，在混凝土建筑剛剛開始澆筑時(shí)，其收縮力和溫度變化引起的熱脹冷縮能力都是很大的。近幾年來，我國(guó)對(duì)于混凝土建筑施工領(lǐng)域的不斷發(fā)展，在混凝土建筑中應(yīng)用的外加劑取得很大程度的進(jìn)展。例如在超長(zhǎng)地下室建筑中，膨脹劑的廣泛應(yīng)用使得地下室的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定。
膨脹劑等外加劑的使用，使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的膨脹應(yīng)力，得以緩解由收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力大于混凝土自身抗拉能力而引起的混凝土開裂狀況。
2、超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1 抗與放的裂縫控制原則
在超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了能夠控制混凝土結(jié)構(gòu)開裂問題，設(shè)計(jì)師會(huì)根據(jù)地下室的長(zhǎng)度、混凝土結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力以及溫度應(yīng)力之間的非線性關(guān)系，采用“抗放兼施”的設(shè)計(jì)方案。所謂“抗放兼施”，其實(shí)質(zhì)意義就是對(duì)混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有條件的澆筑工作，使得在外力的作用下不會(huì)產(chǎn)生超負(fù)荷變形，同時(shí)，又不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生很大應(yīng)力。不僅保證混凝土結(jié)構(gòu)處于自身的承載極限之內(nèi)，還要保證在對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)地下室使用過程中處于它的使用極限之內(nèi)。
對(duì)于超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使用“抗放兼施”這一設(shè)計(jì)原則，其實(shí)，就如我們平日所說的增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)自身的抗力，減少外來作用力的說法是相似的。只要我們能夠保證在超長(zhǎng)的混凝土結(jié)構(gòu)中，其自身內(nèi)部產(chǎn)生的各種應(yīng)力小于混凝土自身的最大約束應(yīng)力，就是好的設(shè)計(jì)方案。
2.2 超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的合理布置和設(shè)計(jì)
對(duì)于超長(zhǎng)地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)布置十分重要，近乎決定著建筑施工的成敗。地下室的無縫設(shè)計(jì)與“伸縮縫”設(shè)計(jì)是兩種不同的結(jié)構(gòu)布置類型。在無縫設(shè)計(jì)中，可以很好的達(dá)到地下室防水工程，但相對(duì)于伸縮縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式來說，對(duì)于施工技術(shù)有很高的要求，并提高了工程造價(jià)。因此，我們可以綜合這兩者的不同和優(yōu)點(diǎn)。
例如，在結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于地下室的平面與立面的設(shè)計(jì)，為避免整體結(jié)構(gòu)截面上的突變，一般要求平面的布置要規(guī)則整齊。對(duì)于立面的布置設(shè)計(jì)，我們便可以根據(jù)實(shí)際情況，靈活運(yùn)用無縫設(shè)計(jì)的“抗”方法，和設(shè)置伸縮縫的“放”理念，以便減少超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)立面施工的約束應(yīng)力。
超長(zhǎng)地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋的合理布置同樣十分重要。鋼筋的使用并不是直徑越大而越實(shí)用，而是在設(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)盡量采用小直徑的鋼筋，加大鋼筋與鋼筋之間的密度，縮短排布的距離。尤其重視在超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的受力處、應(yīng)力大的以及結(jié)構(gòu)的變截面處，增加鋼筋的排布設(shè)計(jì)，從而起到牢固地下室結(jié)構(gòu)的作用。
高強(qiáng)度的混凝土并不適用于超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。因此，對(duì)于混凝土的強(qiáng)度，選擇 60d 或 90d強(qiáng)度的中低強(qiáng)度混凝土。并在使用時(shí)摻入 8%～12%的膨脹劑，用來中和混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力。
2.4 膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計(jì)要點(diǎn)
后澆帶在施工過程中涉及很多問題，例如，在后澆帶澆筑前的保護(hù)問題，后澆帶兩側(cè)的防水問題等。這些問題為地下室施工過程帶來諸多不便，為此，經(jīng)多年施工實(shí)踐發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用膨脹加強(qiáng)帶能夠更好地完成后澆帶的作用，并在施工中簡(jiǎn)便很多。膨脹加強(qiáng)帶之所以能夠取消后澆縫過程，是因?yàn)�，膨脹加�?qiáng)帶能夠以其膨脹應(yīng)力中和補(bǔ)償收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力。這在混凝土建筑中具有十分顯著的應(yīng)用成效。
3、結(jié)語(yǔ)
超長(zhǎng)地下室對(duì)于我國(guó)城市建設(shè)具有很大的促進(jìn)作用，做好對(duì)超長(zhǎng)地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作也是十分必要的。對(duì)于地下室的設(shè)計(jì)，努力做好后澆帶和膨脹加強(qiáng)帶的抗裂、抗?jié)B措施，預(yù)防混凝土開裂，在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜地采取相應(yīng)設(shè)計(jì)方案，做好對(duì)超長(zhǎng)地下室施工的基本工作，是促進(jìn)超長(zhǎng)地下室建筑發(fā)展的基礎(chǔ)。本文通過對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)地下室的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析，希望可以為建筑施工設(shè)計(jì)難題提供有益的幫助，促進(jìn)建筑領(lǐng)域的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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