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关于建筑工程地下室结构设计研究 摘要：对于平面尺寸过大的地下室的设计要根据具体情况遵循“抗”与“放”结合的原则，分析主要因素，采取有效的方法和措施，并在实践中不断积累经验，总结得失，提高设计水平。本文就某建筑工程地下室结构设计的相关问题进行简要的阐述和分析，以供参考。 关键词：地下室；结构设计；裂缝；控制措施 1 超长地下室结构混凝土的裂缝控制原则 对于超长结构的裂缝控制多采用“抗”与“放”相结合的原则。“放”即减除约束,以设置永久性伸缩缝或设置后浇带等方法,将超长的现浇混凝土结构分割成若干块较规整的平面，以释放大部分变形，减少约束应力。“抗”的方法是采取有效措施提高结构抗力，减少混凝土收缩,提高混凝土的抗拉强度。将“放”与“抗”相结合可以使结构既不产生很大的变位，又不产生很大的应力，确保了承载力极限状态，也满足正常使用状态，将裂缝控制在规定范围内。 2 工程实例 某工程（如图所示），地上部分由1幢18层三单元高层住宅公寓、1幢10层办公大楼及一个市政道路下的车库组合而成，总建筑面积45028.6m2，高层建筑地下均设有一层地下室停车库，建筑面积5106m2。 地下室长约167.98m,宽约31.6m,其长度远远超过混凝土结构设计规范中对钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55m的要求，在设计中须重点考虑地下室超长给结构带来的不利影响，当增大结构伸缩缝间距甚至是不设置伸缩缝时，必须采取切实可行的措施，防止结构开裂。有关部门及业主要求该超长地下室须经专家论证，为此设计方提出3个备选方案： 第1方案：整个地下室作为一个整体，不设置结构伸缩缝。 第2方案：在(2-1)轴和(2-7)轴附近设两道变形缝，分成3个相对较小且规整的地下室，办公大楼、市政道路下停车库、高层公寓分别脱开。 第3方案：在(2-1)轴附近将办公大楼与市政道路下停车库、高层住宅完全脱开。1)第一方案的设计理由及措施 鉴于超长宽地下室无缝技术已经在大量工程实践中运用，本工程可不在地下室设缝。超长无缝设计可以克服设置变形缝可能带来的变形、耐久、耐火、水密、施工和维修等方面产生的问题和引起的建筑物的缺陷；还可以避免给设备专业的管线布置带来的困难，使其灵活布线，不受水平和竖向位置的影响，同时可以为上部建筑提供个完整的地下室顶板，满足上部建筑的嵌固要求。但是由于平面尺寸过长，尽管采取了各种措施，仍难免会出现一些收缩裂缝，需要进行堵漏修补处理。措施：(1)采用桩基础，且为同一持力层，减小沉降差异引起的构件开裂；(2)在(2-1)轴和(2-7)轴及(3-12)轴设置三条沉降、伸缩后浇带；(3)采用补偿收缩混凝土技术，在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂；(4)在混凝土中掺加一定比例的复合纤维，提高抗拉强度，阻止原有缺陷(微裂缝)的扩展并延缓新裂缝的出现；(5)顶板覆土并增加保温隔热的措施，降低直接作用在顶板上的温度，减少由于温差变化引起的温度裂缝的产生；(6)剪力墙的水平分布筋和水平构件的配筋，适当加强；(7)施工时，严格控制混凝土原材料的质量和技术指标，水泥选用干缩性小的硅酸盐水泥，混凝土以适宜的温度入模，内外温差不宜超过25?bC、减少温差裂缝；泵送流态砼仍然需进行振捣，时间为515s；浇注梁、板、墙构件时，采取分层散热浇注，保湿养护；施工缝宜采用企口，缝口须凿毛清洗干净；侧墙结构拆模后，及时回填，减缓墙体早期、中期裂缝的发展。 2)第二方案的设计理由及措施 为解决地下室顶板长度太长，避免收缩变形造成地下室结构破坏的问题，在(2-1)轴和(2-7)轴附近增设两道变形缝，在(2-1)轴和(2-7)轴及(3-12)轴设置三条后浇带，此两道变形缝均在主体塔楼结构之外，并从地下室基础至顶板完全断开，综合伸缩缝、沉降缝和抗震缝的功能，把一个较长地下室划分成为3个尺寸相对较小的、平面较为简单的地下室,其最大地下室长度方向最大尺寸约为70.9m。如此划分以后，使施工过程宜于分段，方便施工班组施工。但是由于地下室分缝产生的不利影响是防水问题，变形缝处是防水的薄弱环节，拟采用如下防水措施予以弥补：(1)结施墙板梁的缝隙中嵌入防水材料；(2)设置橡胶止水带；(3)在缝隙迎水面增设补偿卷材防水层；(4)在缝隙迎水面设置防水层的保护层；(5)在缝隙附近增设排水沟和集水井,方便维修排水。变形缝处施工难度增加,维护费用增加；柔性防水的使用年限较短,可靠性差,需要经常予以维护；当结构变形相对较大时更是如此。 3)第三方案的设计理由及措施 经业主组织专家及设计人员对该工程超长地下室的设计进行论证，与会专家与设计人员讨论，综合一、二两种方案后形成意见如下：原则同意设计院提供的第3方案，专家组建议设计还应进一步采取如下措施： (1)在(2-1)轴处宜设变形形缝但底板可以连在一起，取消(2-7)轴处的变形缝； (2)市政道路下地下室顶板应覆土8001000mm,并做好顶板和侧板的防水,顶板宜采用柔性防水层； (3)对施工后浇带应作进一步优化，使后浇带设置比较规则，方便施工； (4)单层地下室侧壁和顶板宜采用C30混凝土，并严格控制水灰比，可以考虑掺入微膨胀剂或聚丙烯纤维等外加剂。 (5)必要时可在外墙设水平布置的无粘结预应力钢绞索，防止侧板开裂。 (6)单层地下室侧壁和顶板的施工应根据不同气候条件采取相应的技术措施。 最终设计采用仅在(2-1)轴与(2-7)轴设置一道伸缩缝，在(2-1)轴和(3-12)轴设置两条后浇带（如图示）,将地下室分为1#(左侧)地下室、和2#(右侧)地下室和3#(中间)地下室三部分。1#地下室长约55.2m,宽约28.8m；2#地下室长约70.96m,宽约31.6m；3#地下室长约41.1m,宽约28.8m。 此时抗裂及变形缝处的防水处理成为设计的重点。首先，控制沉降变形量的差异。本工程基础采用嵌岩钻孔灌注桩，以第10-2层（中等风化凝灰岩）为桩基持力层，全桩身进入持力层控制在700mm，桩长约35m，桩径600700mm。采用嵌岩桩基础使上部塔楼与纯地下室沉降差异及沉降变形量都较小，并且在塔楼与地下室连接处设置了沉降后浇带，以减小因沉降差异引起的结构裂缝。 其次，解决后浇带的设计与施工问题。地下室内部在使用阶段受温度变化影响较小，需解决的主要问题是混凝土收缩应力对结构的不利影响。沉降及伸缩后浇带一般应设置在结构受力较小处，在梁、板跨度内的1/3处，且注意竖向对齐、平面规整，方便施工。该工程按图示设置两条后浇带，填充采用C35混凝土（内掺12%UEA）浇筑，其强度等级比两侧混凝土（C30）提高一级，浇筑时温度宜低于两侧混凝土浇筑时的温度，填充时间控制在留缝后2个月以上。为更好消除约束力的积聚，设计要求后浇带中钢筋采取梁底筋腰筋不断开，面筋隔一断一(角筋不断开)；板底筋隔一断一,面筋全部断开；墙筋全部断开的措施，断开钢筋采用搭接，搭接长度控制为1.6la。设计中还在上部塔楼与地下室连接部位提高纵向钢筋的配筋率，用以抵抗后浇带封闭后剩余沉降差异引起的结构内力。 第三，控制地下室顶板温度裂缝。由于地下室顶板受温度变化影响相对较大，为避免因温度应力引起的结构开裂，市政道路下地下室顶板覆土900mm，采用柔性防水，加强顶板配筋，适当提高配筋率，钢筋直径选用12、14，间距125mm、150mm，细且密的钢筋分布更有利于结构抗裂。 此外，本工程在地下室外墙防水在建筑上也作了相应处理：(1