大型地下综合体超长结构无缝设计的控制技术

大型地下综合体超长结构无缝设计的控制技术 - 建筑技术超长结构的无缝设计是近年来被广大设计人员逐渐采用的一种新的设计方法，本文结合某工程设计施工实例，探讨大型地下综合体超长结构无缝设计的控制技术，为同行提供参考。关键词： 大型地下综合体；超长结构；无缝设计0 引言对于国内日渐盛行的大底盘多塔综合体建筑而言，其平面尺寸较大，属超长超宽结构，故存在混凝土收缩应力和温度应力控制问题。在不设永久伸缩缝或伸缩缝间距较大的情况下，如何有效控制混凝土收缩应力和温度应力影响，是确保地下室结构安全、正常使用的设计重点和难点，必须谨慎对待。同时对于超长超宽结构，当基础各部分荷载差异较大时，若采用无缝设计，控制差异沉降则显得尤为重要。以下将结合某超长结构工程的无缝设计，对地下结构的温度应力控制以及差异沉降控制进行深入分析。1 项目实例在建“苏州中心广场项目”位于苏州工业园区湖西CBD核心区域，北临苏绣路、南到苏惠路、西起星阳街、东至星港街，地块东侧面向金鸡湖城市广场。建设场地地理位置详见图1。苏州中心广场项目占地面积约15.4公顷，规划地面总建筑面积约130万平方米，地下总建筑面积约50万平方米，规划建筑单体9个。根据苏州中心广场设计相关说明，整体项目目前根据道路及用地现状分为A、B、C、D、E、F、G、H、I九个地块，F、G地块拟建450m、500m左右超高层塔楼，不在本次开发计划范围中；本次拟建的建筑物，规划地面上总建筑面积约70万平方米，地下总建筑面积约40万平方米。D、E地块将以酒店、出租型公寓及出售型公寓为主要业态；H地块拟建办公楼综合体；内圈区域（A、B、C区）作为主要商业开发用地及部分办公，中轴线区域为地铁车站及区间将南北两个地块自然分开。2 无缝设计的温度应力控制2.1 减小混凝土温度变化或收缩 根据景观设计和建筑设计，地下室顶板有0.8m2.5m的覆土，建筑专业在受环境影响较大的地下室顶板和外墙均设置保温层，减少季节温差和使用期间室内外温差，从而减小混凝土收缩。2.2 设置施工后浇带 为了控制超长结构混凝土的收缩应力和温度应力影响，目前比较多的做法是设置施工后浇带或膨胀加强带。膨胀加强带的原理是以较大膨胀应力补偿温差（包括干缩）收缩应力集中的地方。采用最多的是用补偿收缩混凝土（掺膨胀剂或抗裂防水剂）作为结构材料，在硬化过程中产生膨胀作用，由于钢筋和邻位约束，在结构中建立少量预压应力c（0.21.0MPa）以抵消混凝土的收缩拉应力。考虑到膨胀剂材料本身的不确定性以及施工质量控制的不可把握性，且已有文献指出膨胀加强带在两年之后出现裂缝的案例，故本工程放弃以膨胀加强带为主的方法，仍采用可靠度更高、更传统的施工后浇带方法。后浇带是指在现浇整体钢筋混凝土结构中，只在施工期间留存的临时性的带型缝，起到消化沉降、收缩变形的作用，根据工程需要，保留一定时间后，再用混凝土浇筑密实成为连续整体的结构。本工程的施工后浇带为收缩后浇带，从基础底板直到顶板，均须在对应的位置设置。它的设置可以显著加大收缩缝的最大间距，并可实现大体积混凝土的分块施工，加快施工进度。通过在建筑物长宽方向各设置若干道混凝土收缩后浇带，控制结构施工阶段的最大长度在3040m左右。在后浇带施工中应注意以下问题：后浇带应在其两侧混凝土龄期超过60d以后进行浇筑，且要求应尽可能的在低温季节浇筑。在施工过程中须将断面清理干净，做好钢筋的除锈，将两侧混凝土凿毛，涂刷界面剂。后浇带混凝土强度等级提高一级，并采用微膨胀混凝土，精心振捣密实。后浇带混凝土浇筑完毕后应采取带模保温保湿条件下的养护，掺外加剂或有抗渗要求的混凝土养护时间不得少于28d。保护后浇带内的清洁，并注意保护钢筋不受污染和踩踏。在后浇带施工之前，还应注意在其附近一定范围内不允许施工堆载，并做好后浇带两侧的临时支护，保证其稳定可靠。待后浇带混凝土强度达到设计要求后，方可拆除其模板支撑。后浇带部位配置适量的加强钢筋，对于收缩后浇带，根据后浇带处钢筋的受力特征，将梁的上部或下部钢筋以及腰筋断开后错开搭接或必要时先搭接后焊接。2.3 设置控制缝 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）于2011年7月1日实施，其提到的控制缝也称引导缝，是采取弱化截面的构造措施，引导混凝土裂缝在规定的位置产生，并预先做好防渗、止水等措施。此方法在上海地区多用于地铁车站设计，称作诱导缝。根据苏州地区的习惯做法，本工程设计未予采用。3 无缝设计的沉降控制在不设置永久沉降缝的情况下，不均匀沉降的控制是结构设计关键技术之一，为了有效控制差异沉降，并达到安全、经济的目标，可采取以下各项措施：过去，在基础设计方面，往往把遇有层数或荷载差异较大的高层建筑孤立的看待，认为会产生较大沉降差，必须用沉降缝来解决，但同时又因为设缝后使高层的约束及有效埋深成为棘手问题。实际计算表明，基础下的压力及变形均是渐变的，并无突变之处。计算采用变刚度调平理念，用不同桩参数和桩密度来强化主楼基础，弱化裙房和纯地下室基础，达到减小主楼与裙房和纯地下室的差异沉降。设计中，主楼采用桩长相对较长、持力层相对较强的桩基，以减少主楼沉降计算值。同时弱化裙房和纯地下室基础，采用桩长相对较短、持力层较弱的桩基，在主楼沉降的同时，带动相邻跨较弱的裙房或纯地下室基础产生部分沉降，从而在高低层过渡区形成缓和沉降曲线，减少沉降量突变造成的不良影响。为满足建筑的使用功能，该工程地下室为一个整体，裙房与主楼之间在地下室不设永久沉降缝，上部主体各自脱开。对于整个大底板，主楼荷载大，裙房部分荷载小，纯地下室区域处于抗浮状态。计算结果显示：主楼及过渡区桩反力在平均荷载和偏心荷载下均满足规范要求，并在某些区域有一定富余，这也是按照变刚度调平的设计思路去控制主楼绝对沉降量，也就是塔楼蝶形沉降区域下的桩数并非按承载力控制而是为满足预期沉降得出的设计结果。4 结论从上述分析表明，针对超长超宽结构的抗裂问题，结合以往成功经验和本工程特点，拟采用的措施有：减小混凝土温度变化或收缩、设置施工后浇带、跳仓法施工、控制构件最小配筋率、关键部位增配构造钢筋、添加抗裂纤维、采用低收缩混凝土材料、加强材料和施工质量控制等。同时，着重考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响：采用苏州地区的最不利温降工况，考虑混凝土徐变、界面裂缝以及覆土深度对温度应力的折减，就温度荷载对混凝土结构内力和配筋结果的影响作了分析。计算结果表明，考虑其他有利因素的影响，其配筋结果要比不考虑温度荷载大，但仍比较合理，否则，温度荷载计算值将会失真，超筋现象严重，使得抗裂设计不能与实际情况相吻合。参