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探究建筑地下室结构的优化设计

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄韬

[导读] 摘要：地下室结构不属于用户的常使用范畴，而且地下室结构具有一定的隐蔽性，所以在过去，其质量安全和功能开发一直未被重视，随着现代社会人们生活水平提高，在日常的生活中，人们对地下水结构的使用频率不断提高，这就使得人们对于地下室结构有了更高的要求。

        中建四局第一建筑工程有限公司广东省广州市花都区 510800
        摘要：地下室结构不属于用户的常使用范畴，而且地下室结构具有一定的隐蔽性，所以在过去，其质量安全和功能开发一直未被重视，随着现代社会人们生活水平提高，在日常的生活中，人们对地下水结构的使用频率不断提高，这就使得人们对于地下室结构有了更高的要求。而从当前地下室的整体使用情况来看，其中存在的问题，如裂缝渗水问题较为突出。基于此，本文就结合当前地下室结构中常常出现的裂缝渗水问题提出优化设计措施，以供业界参考。
        关键词：地下室；建筑结构；优化设计
        1.地下室结构设计难点分析
        地下室结构相当复杂，尤其是多层结构，其涉及到的建筑技术专业性高、复杂性强，需要考虑到防火功能、通风效果、人防需要、照明系统设计、排水管道规划等多项内容。对于一些建筑面积较大的建筑物来说，在使用塔楼部分时，通常不会出现抗浮问题，但在地下室或者裙房部分的使用中，则有很大可能会出现抗浮效果不达标的现象。总的来说，地下室结构中平面设计、抗震设计、抗浮设计、防水设计等部分是其设计中的难点和重点，需要建筑单位予以重视，以保证整体结构的稳定性。下面，本文就主要以地下室结构设计中常常会出现的裂缝渗水问题作为主要研究对象，并提出优化措施。
        2.跳仓法在地下室结构优化设计中的应用分析
        跳仓法是解决在大面积地下室混凝土结构施工难题的有效防范，有效突破了原有混凝土结构施工设置后浇带和伸缩缝的方法，不需要掺加传统施工方法，也不需要任何膨胀剂和抗裂纤维，只需要暂时设置施工缝，即可满足混凝土浇筑要求，解决大面积地下室混凝土结构施工难题，避免了地下室裂缝和渗水等问题，实现了大面积地下室混凝土结构的无缝化。
        2.1跳仓法施工要点分析
        2.1.1仓块不宜过大
        跳仓法施工过程中，施工单位应根据施工设计图纸，并结合现场施工情况，经过讨论论证形成科学尧合理的施工方案，按地下室底板长度，将地下室划分为多个40-50m的仓块，结合施工单位混凝土浇筑能力和设备情况，以混凝土浇筑量1000m3为宜。
        2.1.2水泥的用量不宜过多
        在跳仓施工过程中，为了降低混凝土水化热作用，施工单位应结合施工季节情况，根据施工设计要求，合理进行混凝土配比。例如，在冬季施工时，为了降低混凝土水化热作用，可通过增加粉煤灰等混合料替代部分水泥，适当降低混凝土中水泥的比例，从而起到良好的水化热控制效果，且有效降低了建筑施工成本。
        2.1.3及时养护混凝土结构
        在施工结束后，应结合实际情况及时进行混凝土养护工作。为避免夏季高温而导致混凝土失去水分而发生干裂，或冬季因气温下降影响而出现裂缝，施工单位应采取在混凝土初凝至终凝时覆盖塑料膜的方法，缓解气候因素对混凝土结构的影响。
        2.2跳仓法施工技术分析
        2.2.1钢筋施工技术要点分析
        在结构的变截面处设置抗裂钢筋网片，减轻应力集中程度，减少裂缝产生风险。实验表明：在配筋率小于1.0%的范围内，随着配筋率的增加，裂缝宽度也显著地减小。
        （1）梁配筋加强措施：超大方向的顶板梁或底板梁，除按荷载计算配筋外，适当增加梁侧纵向温度钢筋渊腰筋冤的配筋率及减少间距，腰筋接头采用焊接接头，腰筋锚入支座长度≥La。
        （2）外墙配筋加强措施：在地下室外墙的墙顶和墙底设置暗梁，且外墙及较长内墙的水平向纵筋率适当提高并减少间距，水平向纵筋放置于外侧。
        2.2.2混凝土施工技术要点分析
        （1）混凝土搅拌采用现场设置搅拌站，为降低混凝土的入模温度，现场砂采取遮阳降温，必要时洒水降温。贷装水泥仓库保持空气流通。搅拌机每2h浇一次水降温。混凝土输送管上盖麻贷，关洒水保温。
        （2）坍落度严格控制在（12正负2）cm，混凝土浇筑前应对水灰比。坍落度和入模温度进行测定，初始施工时坍落度应每1h检查一次。质量稳定后每2~4h检查。混凝土入模温度测试每工作班不少于2次。

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        （3）混凝土振捣必须充分，每个点振捣时间控制在10s左右。关及时排除泌水。在施工缝等裂缝出现概率大的部位采用二次振捣技术。二次振捣的时间隔2h。振捣应尽量不触及模板和钢筋，以防止其位移变形。
        （4）采用二次压光技术，在混凝土浇筑完成4h后进行二次压光技术。有效消除表面蝗早期塑性裂缝。二次压光后及时盖塑膜及2层麻袋。喷水养护时间不少于15d混凝土垫层不应在阳光曝露在通风条件下。
        3.诱导缝在地下室结构优化设计中的应用分析
        诱导缝技术，是指为控制超长混凝土墙体温差变形条件下的裂缝间距与宽度、改变其收缩单元长度，采用沿墙体长度方向每隔一定距离在不减少（或影响）钢筋对混凝土的约束情况下，在墙体两侧钢筋网之间设置诱导缝钢板对墙体混凝土纯内核进行竖向切割，形成特殊的“超长混凝土墙体构造”，从而减少墙体裂缝数量与宽度值，并在施工时能保持混凝土的连续浇筑的技术方法。
        3.1诱导缝技术施工工艺流程
        工艺流程如下：隐形墙体诱导缝间距确定→编制专项施工方案→墙板内外钢筋网绑扎→隐形墙体诱导缝钢板安装→隐蔽工程验收、支墙模→墙体混凝土浇筑→混凝土保湿养护。
        3.2诱导缝技术施工要点分析
        3.2.1诱导缝钢板间距的确定
        根据墙体温度应力计算结果，考虑墙体水平施工缝的存在及墙基的约束刚度并非绝对刚性等条件因素的影响，我们认为，当将超长墙体的内核混凝土收缩单元长度控制在18m以内时，是不会在超长混凝土收缩单元长度控制在18m以内时，是不会在超长混凝土墙体内产生塑性裂缝的。所以，确定本工程墙体收缩单元长度为2个轴线距长（即2×9.0=18.0m）。
        3.2.2隐形墙体诱导缝钢板的制作及安装
        （1）制作：为增强节点部位的抗渗性，可将其截面形式加工成“V”字形，其长度H=楼面（底板面）至上层楼面暗梁底距离-30mm；钢板宽度B=（内、外侧）钢筋网净距-30mm。
        （2）安装：诱导缝钢板按照专项方案要求的间距进行设置，间距允许偏差控制在-100~+l00mm，垂直度控制在-10~+10mm；用直径为l0～12mm的钢筋加工成“[”形或利用墙体拉结筋，铡筋中间与钢板用点焊连接，两端则墙板两侧钢筋网中的水平筋采用焊接固定，固定钢筋沿墙体高度方向间距按300~450mm设置。
        3.2.3实例分析
        珠江侨都C6D6地下室是一个超长的地下室，连通地面7栋塔楼，长326米，宽38米，一层地下室。预应力管桩基础，板式底板，板厚500。整个地下室未设永久伸缩缝，仅在地下室底板、侧板设置了四条诱导缝，在地下室顶板相应诱导缝的位置设置了后浇带，后浇带宽为一个柱距。地下室底板、侧板均整体浇筑，顶板后浇带两月后浇筑。
        在诱导缝两端预埋φ100铸铁管至排水沟，诱导缝排水沟与地下室其它排水沟连通，在诱导缝两端附近设置排水井，形成地下室完整的排水系统。在施工方面，要求底板、顶板蓄水养护不少于14天。实际施工时，未砌筑在外墙诱导缝的砖墙。现地下室已竣工两年多，地下室的底板、侧墙、顶板均未发现裂缝，地下室非常干燥。底板诱导缝排水沟有少量水，已由地下室排水沟排走。在侧墙诱导缝位置，因未砌砖墙，明显看到沿诱导缝有裂缝，并有水印。
        从上面的案例中可以得出，在超长地下室采用诱导缝来解决混凝土收缩引起开裂，是有效的、可行的。诱导缝主动引导混凝土收缩裂缝按预期位置出现，可在预期开裂的位置设置排水沟，保证地下室其它位置不开裂。诱导缝施工方便，不需增加工序及工期，施工质量容易得到保证。
        综上所述，在地下室结构的优化设计中，合理地引进跳仓法和诱导缝能够有效地解决地下室的裂缝渗水问题，因此，这两种优化技术值得推广。
        参考文献：
        [1]孙小斌.关于建筑地下室结构的优化设计的探讨[J].居舍，2020.
        [2]蔡伟.超大地下室裂缝控制“跳仓法”研究与应用[J].河南建材，2019.
        [3]葛主强，楼少敏.隐形墙体诱导缝施工技术的研究与应用[J].建筑施工，2017.