一、工程概况
xxx,总建筑面积20610m2,为大底盘、多塔结构,其中地下室建筑面积36340m2,结构最大长约378m,最大宽约154m,中间设置一道伸缩缝。地下室分为二个区:Ⅰ区结构最大长约208m,最大宽约154m,Ⅱ区结构最大长约170m,最大宽约80m。地下室局部为6级防空地下室。人防区底板厚0.8m,侧墙厚0.5m,顶板厚0.25m;非人防区底板厚0.6m,侧墙厚0.4m,顶板厚0.2m。主楼筏板厚度分别为1.5m、2.0m。地下室混凝土设计强度等级为C35,混凝土抗渗等级为S8。按照设计规范,本工程地下室结构属于超长大面积混凝土结构工程,所以针对本工程实际情况,采取了多种技术措施来防止由于结构超长引起的裂缝。
二、超长混凝土结构无缝设计要点
结构温度、收缩应力是由于结构变形受约束而产生的。在理论上只要材料的强度不小于最大约束应力,则任意长度结构不设伸缩缝亦不会开裂。由于混凝土材料的抗拉强度很低,韧性差,以及在结硬过程中产生收缩,理论和实践均证明,若不采取措施,难以满足混凝土规范对结构裂缝的要求。因此,为防止出现上述情况,该超长地下室结构设计采取以下措施防止由于结构超长引起的裂缝。
1.设置后浇带
(1)间距。结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑,后浇带间距一般控制在30~40m左右,因建筑原因无法设置后浇带时,增设膨胀加强带。
(2)位置。小跨梁开间或受力较小的部位,一般设置在梁跨1/3处。平面布置时梁的布置平行于后浇带,以免梁截断太多。视具体情况可沿平面曲折通过。
(3)宽度。综合考虑,本工程后浇带宽度取为800mm。
(4)钢筋。后浇带部位的构件钢筋不截断,且增设不少于原配钢筋20%的附加钢筋, 深入后浇带两侧各1000mm,这样可避免梁钢筋全部截断后造成的钢筋搭、焊接困难。
(5)浇筑时间。为最大限度减少混凝土施工过程的温度及收缩应力,后浇带的保留时间应不少于六个月,且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。
(6)混凝土。采用C40的微膨胀混凝土浇筑(应保证水中养护14天的混凝土限制膨胀率大于等于0.035%)。
(7)断面形式。一般避免留直缝,对于板可留斜缝;对于梁及基础,可留企口缝。
(8)地下室有防水要求,在新老混凝土之间设置钢板止水带,以防止渗漏。
2.设置膨胀加强带
本工程地下室体型复杂,上部结构在地下室内柱网排列也不均匀,所以部分区域后浇带间距无法保证,为此,在这些区域增设膨胀加强带并结合跳仓法施工。膨胀加强带混凝土采用C40的微膨胀混凝土浇筑(应保证水中养护14天的混凝土限制膨胀率大于等于0.035%),在其两侧架设密孔铁丝网,以防止两侧混凝土流入膨胀加强带,膨胀加强带钢筋增加作法同后浇带。
3.采用低水化热的水泥配置混凝土并适量加入粉煤灰
混凝土内外部温差过大会产生裂缝,主要是由水泥水化热引起的。地下室超长大体积混凝土基础中,混凝土强度级别较高,水泥用量大,因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。混凝土是热的不良导体,又由于地下室底板及筏板几何尺寸巨大,这些热量不易及时排出而积聚,导致了其内部温度迅速升高(最高时可达70~80℃);相反,在构件表面,则由于散热条件良好,温度保持较低水平。这样就出现了内外温差,这种相对的“内胀外缩”使混凝土表面产生拉应力,当它超过混凝土拉伸极限时,裂缝就产生了。
粉煤灰水泥系在硅酸盐水泥中掺入占水泥重量20%~40%的粉煤灰组合而成。其有如下特性:早期强度较低,后期强度增长较快;水化热较小;耐冻性差;耐硫酸盐腐蚀及耐水性较好;抗炭化能力差;抗渗性较好;干缩性较小;抗裂性较好。
选择粉煤灰水泥在技术上有两点好处:一是减少内部水化热的产生(因为减少了水泥用量);二是减少混凝土的“干缩”量,这样从整体上对裂缝的产生和扩展起到了预防和抑制作用。
4.加大碎石骨料用量
碎石骨料表面粗糙与水泥的胶结良好,同样配比的混凝土其强度较卵石混凝土高,并可降低水化热,收缩变形小,从而裂缝也小。在满足施工泵送要求的情况下,加大碎石骨料用量,降低水泥用量,减小混凝土的水化热,能更好地保证混凝土的质量。