超长仓库的无缝设计（共7篇）
超长仓库的无缝设计 篇1
随着我国经济的快速增长, 建筑也在向着大型化发展, 超长结构不断出现。
1 超长结构裂缝产生的原因及分类
所谓超长结构就是指结构单元长度超过了《混凝土结构设计规范》所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。混凝土强度等级的提高, 施工中泵送混凝土工艺的应用等, 都导致超长结构更容易产生裂缝。超长结构产生裂缝的主要原因有两种:荷载引起的裂缝及变形引起的的裂缝。实际上工程的许多裂缝并非与荷载作用有直接关系, 而是由变形作用引起的。这种变形作用包括温度变形, 收缩变形, 地基不均匀沉降变形。因此, 对于超长结构, 要考虑的主要问题是由变形作用引起的裂缝, 这其中以温度变形和收缩变形为主。
2 超长结构无缝设计的产生
无缝设计是指建筑物超过规范规定的设置温度伸缩缝或防震缝的最大长度而不设置任何形式永久缝的结构设计方法, 所谓“无缝设计”只是个相对概念, 根据结构情况, 可无缝或少缝, 它不包括沉降缝或带有沉降性质的后浇缝, 由于超长结构无缝设计克服了设置变形缝可能带来的负面影响。
3 超长结构无缝设计的裂缝控制是一门综合技术, 它涉及到建筑材料, 气候环境, 施工工艺, 设计方法等各个方面, 各种因素相互影响, 相互制约, 对于钢筋混凝土结构来说, 裂缝的产生是不可避免的, 但其有害程度是可以控制的。对于超长结构的无缝设计, 裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。
设计技术措施主要之一, 合理设置膨胀加强带和后浇加强带。
后浇带是设计中常采用的一种扩大伸缩缝间距和不设伸缩缝的有效措施。但这种后浇带只在施工期间存在, 施工完毕后, 后浇带对混凝土由于温差所引起的伸缩就不起任何作用了。因此, 在超长结构工程中, 我们可以在结构收缩应力最大的地方设置膨胀加强带或后浇加强带来取消后浇带。膨胀加强带或后浇加强带的位置与数量与后浇带的设计方法相同, 带宽为2米, 间距可控制在40～60米, 加强带内混凝土提高一个标号, 并增加10%～15%的温度钢筋, 要求分布均匀, 且钢筋伸入两侧各1米。带的两侧架设φ5X5的密孔铁丝网, 并用立筋加固, 防止带外混凝土流入带内, 施工时, 先浇灌带外混凝土, 再浇加强带内混凝土, 且带内混凝土外加剂的掺量比带外混凝土相对提高, 整个施工过程是连续的。
这种方法通过调整外加剂的掺量, 使得混凝土获得不同的限制膨胀率, 加强带处的膨胀率较大, 一般为4～6X104而两侧混凝土的膨胀率较小, 一般为2～4x104, 形成中部大两边小的膨胀区, 从而使结构的收缩应力得到大小适宜的补偿, 达到防止结构开裂的目的。
对于混凝土墙, 由于墙体薄、面积大, 养护困难, 容易出现收缩裂缝, 因此, 可采用后浇加强带 (2m宽) , 即先分段浇筑完带外各区, 两周后再用大膨胀混凝土填缝, 且带内要设置止水钢板, 止水条或将加强带设成阶梯形。
4 工程实例
我们设计的沈阳忆海长洲项目, 15#、16#、17#楼地下一层, 地上6层, 现浇钢筋混凝土框架结构, 地下室总长为197.2m, 总宽为37.3m, 地下室底板厚度为0.3m, 顶板厚度为0.2m, 侧墙厚度为0.3m, 全部采用C30混凝土, 抗渗等级为P8, 该工程为超长结构, 抗渗要求高。
此工程在图纸设计中, 在长度方向设有4条温度后浇带, 这些温度后浇带给施工带来了许多麻烦, 温度后浇带必须在60天后才能浇筑, 不仅延长了很长时间的工期, 而且填缝不好会留下渗漏隐患, 影响整个工程的防水性能, 为了解决这些问题, 我们采用了膨胀加强带取替原来的温度后浇带, 做超长无缝施工, 使工程能够一次封闭, 解决了在施工时留设多条后浇带而造成许多隐患的问题。
具体做法如下:本工程的地下室底板和顶板在长度方向上设4条膨胀加强带, 所有膨胀加强带采用C35防水混凝土, 内掺HA类高效抗裂防水剂, 地下室侧墙在其周长上每隔40m左右设一道加强带, 一共设12条。带内水平钢筋率增加10～15%, 所增水平钢筋垂直于加强带方向均匀地固定布置在上下层钢筋上面, 钢筋长度为4m, 长度方向鉴于墙体受施工养护和外界温差的影响较大, 容易开裂, 墙体水平构造筋的间距宜小于150mm, 配筋率宜在0.4～0.6范围内, 由于墙体受底板或楼板的约束较大, 混凝土胀缩不一致, 宜在墙体中部设一道水平筋间距为80～100mm, 高1000mm的水平暗梁。
5 总结
上述各种技术措施的综合运用, 可以较好地解决不同类型的超长结构无缝设计的裂缝控制问题, 超长结构无缝设计裂缝控制的综合技术, 通过在多个工程实践中的成功应用, 被证明是行之有效的。并取得了良好的经济, 社会效果
摘要：本文通过阐述超长结构裂缝产生的原因, 提出了对超长结构无缝设计裂缝控制的综合技术措施, 并通过实例证明了无缝设计的可行性。
关键词：超长结构,无缝设计,加强带,裂缝控制
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]顾渭建.钢筋混凝土高层建筑超长结构无缝设计的工程实践[J].武汉:十五届全国高层建筑结构学术交流会.
大型购物广场超长结构无缝设计 篇2
工程实例为某大型购物广场工程。
1 工程概况
该购物广场工程位于广东省某市城区内, 为一层地下室平台上的三塔建筑。南边为两栋地下一层地上20层的商住公寓, 北边为一栋地下一层地上4层的购物广场。此次研究的对象为北边4层的购物广场。
该购物广场地上部分总建筑面积为41883.44m2, 平面形状为162m×64.8m的矩形形状, 见图1。柱网尺寸为8.1m×8.1m, 屋面标高为22.650m。本建筑采用框架结构体系, 并通过在电梯井处设置剪力墙形成少墙框架结构。典型框架梁截面为300x800和300x600, 次梁截面为250x600, 楼板厚度为120mm。结构嵌固端为地下室顶板, 本地区抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度为0.05g, 设计地震分组为第一组, 基本风压为0.35k N/m2。由于本建筑为人流密集的大型的多层商场, 所以根据建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008, 本建筑抗震设防类别应划为重点设防类 (乙类) , 应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施。综上, 本工程框架和抗震墙的抗震等级均为三级。
由于建筑使用功能的需要, 对该结构做不设温度缝的设计。
2 温度应力分析
2.1温度场的建立
温度场与建筑结构所处的温度坏境有关, 不仅受坏境最高温度、最低温度的影响, 而且还与温度场建立的温度有关。根据《建筑结构荷载规范》均匀温度作用的标准值应按下列规定确定:
对结构最大温升的工况, 均匀温度作用标准值按下式计算:
式中:△TK——均匀温度作用标准值 (℃) ;
Ts, max——结构最高平均温度 (℃) ;
T0, min——结构最低初始平均温度 (℃) 。
对结构最大温降的工况, 均匀温度作用标准值按下式计算:
式中:Ts, min——结构最高平均温度 (℃) ;
T0, max——结构最低初始平均温度 (℃) 。
结构最高平均温度Ts, max和最低平均温度Ts, min宜分别根据基本气温Tmax和Tmin按热工学的原理确定。对于有围护的室内结构, 结构平均温度应考虑室内外温差的影响;对于暴露于室外的结构或施工期间的结构, 宜依据结构的朝向和表面吸热性质考虑太阳辐射的影响。
结构的最高初始平均温度T0, max和最低初始平均温度T0, min应根据结构的合拢或形成约束的时间确定, 或根据施工时结构可能出现的温度按不利情况确定。混凝土的合拢温度一般可取后浇带封闭时的月平均气温, 钢结构的合拢温度一般可取合拢时的日平均温度。
综上所述, 结合本工程实际情况和计算简化的原则, 结构最高平均温度Ts, max和最低平均温度Ts, min, 分别取当地年平均最高气温和年平均最低气温。通过查阅当地气象资料, 分别为35℃和5℃。本工程的施工时间为3、4月份, 后浇带的封闭时间为5~7月份 (考虑后浇带混凝土的养护时间不少于27d) 。所以结构的最高初始平均温度T0, max和最低初始平均温度T0, min分别取当地5-7月份的最高温度和最低温度, 分别为25℃和20℃。温差计算如下:
《混凝土规范》9.1.3条中指出:“当增大伸缩缝间距时, 尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。”混凝土收缩可通过等效当量温度来考虑, 但结构间隔30~50m设置后浇带时, 可考虑后浇带封闭之前混凝土收缩完成60%;同时混凝土水化热产生的温差在后浇带封闭之前已经得到平衡, 计算时可不考虑该等效当量温度。
2.2温度应力计算
温度应力计算采用PMSAP通用有限元分析软件, 全楼楼板定义为壳单元, 升温和降温的温差定义为温荷1和温荷2输入。程序按线弹性理论计算结构的温度效应, 对于钢筋混凝土结构, 考虑到温差的时间特征, 会出现徐变而引起应力松弛等非线性因素, 实际的温度应力将小于按照弹性计算的结果, 所以取徐变应力松弛系数为0.3。依据《建筑结构荷载规范》的规定, 其组合值系数为0.6, 频遇值系数为0.5, 准永久值系数为0.4。计算结果见表1, 二层楼板温降工况下x向应力等值线见图2。
2.3计算结果分析
通过计算结果可知, 二层楼板的平均温度应力为1.1~1.5 MPa, 小于混凝土 (C30) 的抗拉强度标准值 (2.01MPa) , 仅在扶梯洞口边缘和电梯井筒附近出现了较大的应力, 平均为2.2 MPa。其原因主要为楼板开大洞导致的应力集中以及电梯井筒处剪力墙对楼板的约束较强, 导致井筒附近出现了较大的楼板应力。对此部分楼板应加大楼板钢筋配筋面积;而在各层楼板平均温度应力中二层楼板应力最大且逐层递减, 其原因为结构的底部楼层受到约束最强, 所以产生的温度应力最大。
3设计技术措施
经过上述计算分析, 对本工程结构的温度应力问题主要采取以下措施予以解决:
(1) 留设后浇带, 后浇带间距30~40m, 带宽800~1000mm, 后浇带内钢筋采用搭接接头, 后浇带混凝土在60天后浇筑。后浇带封闭时间应选择低温时节, 后浇带浇筑完毕后亦须加强养护。
(2) 楼板设计, 对所有超长的楼层楼板配筋均采用双向通长的配筋方式。对结构的二层和屋面层适当加大楼板配筋率。结合重力荷载作用下的配筋面积, 二层和屋面层楼板x向配筋为8@150通长, 其余楼层为8@200通长。对二层楼板温度应力大于2.0MPa的区域采用10@100双层双向配筋。楼板底部钢筋在支座处应拉通设置, 否则应按受拉锚固设计。
(3) 楼层梁设计, 楼层梁应按拉弯或压弯构件计算, 并与原配筋计算结果 (不考虑温度荷载) 包络设计。框架梁上部两根负筋通长, 二层和屋面层的次梁上部两根支座筋通长, 其余楼层采用不少于2根14的架立筋与支座筋搭接, 搭接长度满足受拉搭接要求。梁两侧腰筋总配筋率不少于0.2%, 腰筋在支座处满足受拉锚固设计, 即按抗扭腰筋设置。对二层梁轴力较大的洞口边缘和电梯井筒附近的梁适当加大通长筋和腰筋面积。
(4) 框架柱和剪力墙设计, 框架柱和剪力墙配筋与原配筋结果取包络。对平面两端和受阳光直射的剪力墙适当加大配筋率至0.3%。
(5) 采用收缩小的水泥、减少水泥用量、在混凝土中加入适宜外加剂。混凝土应低温入模。施工时应做好新浇混凝土的养护工作。施工单位应在混凝土浇筑施工组织设计编制中协调搅拌站、监理、设计及甲方管理部门对混凝土浇筑、振捣、养护及塌落度控制做出技术方案, 并严格执行, 特别是塌落度的控制更应严格且得到搅拌站的同意。
(6) 保温隔热施工应结合主体施工进度尽快进行, 屋顶花园覆土施工应在主体完工后尽快进行。
4结束语
超长地坑结构无缝设计 篇3
工程位于新疆阿图什市重工业园区,为石膏破碎子项,地坑总长90.6 m,混凝土强度等级为C30P8。整个地坑不设永久性变形缝。
文章结合该工程对超长混凝土结构裂缝控制进行分析研究,并全面介绍该工程超长混凝土无缝设计及施工处理方法, 希望对以后类似工程的设计提供一些参考。
1 超长地坑混凝土裂缝成因分析
超长混凝土结构地坑底板和侧墙的裂缝形成是由各种影响因素带来的收缩应力导致的。从国内外大量已建的构筑物裂缝统计数据和大量结构试验分析, 超长地坑底板的收缩裂缝的分布基本上呈现这样一种规律:裂缝垂直于底板的长向, 并且沿长向按一定间距分布。下面就从收缩应力角度分析超长地坑底板裂缝产生的机理。超长地坑底板在收缩变形作用下, 混凝土会产生由两端向中心收缩运动的趋势, 这一趋势必然受到地基土的约束, 因此底板混凝土的全截面将出现拉应力,即水平法向应力σx 。从工程实践可知,σx 是设计主要控制应力, 是引起混凝土板内垂直裂缝的主要应力。此外地基土对地坑底板的这种约束为沿底板长向的连续式约束, 因此从端部向中心, 混凝土截面上的水平法向应力σx 将由于这种约束的不断积累而越来越大, 水平法向应力最大值σmax出现在板截面的中点处, 如图1所示。当σmax超过混凝土的抗拉强度(ft)时 , 板中部将出现第一条垂直裂缝; 混凝土板开裂后,
每块板的水平裂缝将重新分布,最大应力σ′x 将出现在每块板的中部, 当σ′x>ft,又形成第二批裂缝,如此继续,直到σ′x
2 补偿收缩混凝土抗裂基本原理
超长地坑混凝土结构, 若按照传统施工方法, 每隔20～40 m需设置一条后浇带, 以解决混凝土的收缩开裂问题, 这样就会延长工期, 而且后浇带的清理、灌缝非常麻烦, 处理不好常常会成为渗漏的隐患。此外, 后浇带不施工完, 降水就不能停止, 这会增加大量的降水费用。下面介绍补偿收缩混凝土控制裂缝的基本原理。采用补偿收缩混凝土,即每隔一定间距设置一条膨胀加强带(与周围混凝土一起浇) ,在加强带混凝土中掺加一定数量的膨胀剂, 使其产生适度的膨胀, 并对其四周混凝土产生压应力, 以膨胀所产生的压应力来抵消四周混凝土收缩所产生的拉应力。
膨胀加强带在混凝土硬化过程中产生膨胀作用,由于四周受基础及相邻构件约束,钢筋受拉,混凝土受压,达到应力平衡。
由平衡条件得到如下方程
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其中:σs=Es×ε2,又配筋率undefined,则有:σc=μEsε2/(1-μ)。
式中,σc为混凝土预压应力(MPa) ;Ac为混凝土截面积;σs为钢筋拉应力(MPa) ;As为钢筋截面积;Es为钢筋弹性模量(MPa) ;μ为配筋率(%) ;ε2为混凝土限制膨胀率(即钢筋伸长率%) 。
从以上公式可以看出,σc 与ε2 成正比关系, 而限制膨胀率随膨胀剂的掺量增加而增加。所以, 可以通过调整膨胀剂的掺量, 使混凝土获得不同的预压应力。
根据以上分析,对超长混凝土结构的裂缝控制可以通过对最大应力处给以相应的大的膨胀压应力与之对应,以便混凝土收缩应力得到相应补偿。
3 超长地坑结构混凝土施工抗裂措施
砼浇注前模板内不应有积水、杂物,同时要在对基础钢筋、埋件定位和标高复测无误后进行,考虑混凝土搅拌站的供应能力,在浇筑底板前需提前3 d通知。采用商品混凝土,混凝土浇筑施工采用分层连续的方法进行,考虑到振动棒的棒长和混凝土的供应量因素,分层厚度一般300～500 mm,1 600 mm厚底板分3层浇筑,墙板分层厚度不大于600 mm,整个地坑以加强带为分界线分成5个分区,各分区一次浇筑成型。为防混凝土离析,浇筑4 m墙板时在泵管端头套上等径软管,伸入墙板底部进行浇筑。墙体垂直方向浇注速度控制在2 m/h以内,防止速度过快而发生胀模。
浇筑混凝土时应派专人进行看模,发现问题应立即处理,并在已浇筑的混凝土凝结前修整好。在浇注过程中,应有专人进行看模,避免胀模。混凝土振捣使用插入式振捣器,应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到均匀振实。移动间距不大于振捣作用半径的1.5倍(一般为30～40 cm)。振捣上一层时应插入下层5 cm,以消除两层间的接缝。分两次浇灌的混凝土,浇灌前铺10～15 mm厚的水泥砂浆一层,其配合比与混凝土内砂浆成分相同,砼浇筑时应控制好塌落度,现场不得随意加水而改变其配合比。
将模板内杂物、垃圾等清理干净,在垫层和模板上浇水湿润。在模板底部和上部设置泌水排水孔,在混凝土浇灌过程中及时清除混凝土表面泌水。加长软管伸入模板内时注意对箍筋的保护。对混凝土墙面高度大于3 m的基础墙或柱应控制混凝土浇灌速度,每次铺料(下灰厚度)不应大于500 mm,每小时浇灌速度提升高度不得超过2 m,以防对拉螺栓,在混凝土侧压力作用下拉断或螺帽滑扣,引起胀模或倒模。混凝土浇灌采用分层连续浇灌或推移式连续浇灌,每层混凝土摊铺厚度应不大于400 mm,采用分层浇灌分层振捣,在下一层混凝土初凝前接着浇灌上一层混凝土,确保混凝土振捣密实。
混凝土振捣使用插入式振动器,在地坪等表面使用平板振动器,振动棒的作用半径为30～40 cm,每次移动位置的距离不得大于振动器作用半径的1.5倍。混凝土浇灌完毕后应进行覆盖,覆盖层为一层薄膜一层土工布,并昼夜洒水养护,使混凝土表面一直处于潮湿状态,养护时间不得少于7 d,特殊构筑物需养护28 d,保温覆盖层拆除应分层逐步进行,不得使混凝土急剧降温。等混凝土表面与外界温差不大于25 ℃时,方可进行模板拆除。混凝土振捣完毕,表面经两次压光,混凝土表面用手指揿不动时,应立即盖一层塑料薄膜,稍后再盖土工布,侧模外满挂2层土工布进行养护。拆模后的地下混凝土结构应立即进行土方回填,土0.000以上部位及时覆盖,不得长期暴露在风吹日晒的环境中。
施工缝在施工过程中出现的问题主要表现为以下几种现象: 施工缝处混凝土骨料集中, 混凝土疏松, 新旧混凝土接茬明显, 沿缝隙处渗漏水等。在施工缝处继续浇筑混凝土时, 应符合下列规定:已浇筑的混凝土, 其抗压强度不应小于1.2 MPa。在已硬化的混凝土表面上, 应清除水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土层, 并加以充分湿润和冲洗干净, 且不得积水。即要做到: 去掉乳皮, 微露粗砂, 表面粗糙。浇筑前, 水平施工缝宜先铺上10～15 mm 厚的水泥砂浆一层, 其配合比与混凝土内的砂浆成分相同。混凝土应细致振捣密实, 以保证新旧混凝土的紧密结合。混凝土面凿毛, 残渣冲洗干净, 使新旧混凝土结合牢固。
在支模和绑扎钢筋过程中, 锯末、铁钉等杂物掉入缝内及时清除掉, 浇筑上层混凝土后,在新旧混凝土之间不要形成夹层。施工缝部位安装钢板止水带。下料要均匀, 不得使骨料集中于施工缝处。采用补偿收缩混凝土, 造成接茬部位产生收缩裂缝。
4 结 语
在我国目前的地坑结构设计中,如何控制超长混凝土结构的裂缝, 尤其是超长地坑, 一直是设计面临的一个难题。文章结合克州青松的地坑工程, 采用了补偿收缩混凝土进行无缝设计。希望本工程的设计及施工技术措施能对将来类似工程提供一些有益的参考。
摘要：如何控制超长混凝土结构的裂缝,尤其是超长地坑,一直是设计面临的一个难题。该文结合破碎地坑结构设计,介绍了超长地坑混凝土裂缝的成因以及补偿收缩混凝土抗裂的基本原理。
关键词：超长地坑,无缝设计,裂缝控制
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
超长地下室无缝设计及施工的措施 篇4
“盛世豪园(二期)”工程位于上海市杨浦区新江湾城内,地块平面呈矩形,西面紧靠闸殷路,东北面与民庆路相邻,东侧与盛世豪园一期小区为伴。地上由10幢18层的高层住宅楼和1层沿街商铺组成,地下部分是两层地下室,地下1层是商铺,地下2层是小型停车库,整个地下室连成一个大底盘,地下室长约310 m,宽约142 m,面积约43 000 m2,住宅楼基础埋深9.15 m,商业街和地下车库埋深8.95 m,采用桩筏基础,地下室底板后浇带平面布置图见图1 (斜线处是地上的10个主楼所在位置)。
2 本工程无缝设计时控制裂缝所采取的措施
1)不均匀沉降的控制。主楼荷载大,裙房部分荷载小,纯地下室区域处于抗浮状态,各区域荷载差异很大,对不均匀沉降十分敏感。主要通过控制主楼的绝对沉降值(50 mm),以达到减小主楼和裙房、纯地下室的沉降差。2)设置调节沉降差的沉降后浇带。沉降后浇带的设置旨在通过沉降后浇带封闭前,主楼沉降可以大部分独立完成,以降低主裙楼的沉降差,使主裙楼之间的差异沉降值控制在可以接受的程度。采用比沉降后浇带两侧混凝土强度高一级的微膨胀混凝土进行浇筑,HEA的掺量为12%～15%,设置在主楼外,近裙房或纯地下室间。3)设置施工后浇带。施工后浇带是传统的做法,是为了消化混凝土收缩变形,减少混凝土收缩应力,采用比后浇带两侧混凝土强度高一级的微膨胀混凝土进行浇筑HEA的掺量为12%～15%,后浇带的间距在40 m～50 m之间,后浇带设置在结构受力较小处,一般在跨度的1/3位置处。4)配筋控制。基础底板和地下室顶板的最小配筋率控制在0.3%左右(双层双向),中楼板控制在0.25%左右(双层双向);由于地下室外墙养护较困难,受温度影响大,水分蒸发速率大,容易开裂,为了控制温差和干缩引起的垂直裂缝,适当提高墙体的水平钢筋的配筋率,控制在每侧0.25%左右,钢筋间距控制在100 mm～150 mm以内。5)薄弱部位的处理。如楼电梯出口处顶板附加放射状钢筋,以避免45°斜裂缝的出现;在受力、应变大的部位及变截面处加强分布钢筋。6)添加抗裂纤维。混凝土固有的特性是抗压强度高、抗拉强度低、抗裂性差、韧性小,因此在混凝土中添加纤维来提高混凝土耐收缩、抗断裂性。考虑经济因素掺加的价格较低的聚丙烯纤维,取得预期的效果。在不采用预应力的情况下,在受气温和约束影响较大的地下室侧墙和地下室顶板添加聚丙烯纤维。7)材料和施工质量控制。混凝土材料采用低收缩、低水化热水泥,控制水泥用量,掺入适当的粉煤灰和外加剂,控制水灰比。控制砂石骨料含泥量和级配、合理选择混凝土的配合比。大体积混凝土的养护,采用木模板,并且在混凝土终凝前做二次抹面,以避免出现表面裂缝。顶板养护时满铺麻袋,浇水至饱和状态,外墙浇筑1 d后从上部不断浇水。本工程地下室面积大,后浇带多,因此后浇带的施工成为整个地下室工程质量控制的重要环节。
3 结语
如何控制超长混凝土结构的裂缝,尤其是超长地下室结构,一直是设计及施工中面临的一个难题,本工程通过上述列举的超长地下室无缝结构设计及施工的重要措施,较好的解决了主体、裙房及纯地下室采用桩筏时的不均匀沉降及超长地下室大体积混凝土的裂缝问题,各种措施有效且效果良好,希望为同类相似的工程提供一些有益的参考。
参考文献
[1]GB 50010-2002,混凝土结构设计规范[S].
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[3]沈金,裘涛.超长地下室无缝设计的实践[J].建筑技术,2006,37(4):89-95.
超长仓库的无缝设计 篇5
超长结构是指钢筋混凝土建筑物长度超过了《混凝土结构设计规范》所规定的伸缩缝最大间距的结构。结构设计设置伸缩缝, 主要是考虑混凝土长期经受热胀冷缩, 干燥收缩和施工期间水泥水化热的影响而采取的有效对应措施。
随着国家开放改革政策的实施, 加速了建筑行业的发展, 随着建筑物功能多样化和设计标准提高, 出现了多种多样的超长结构物。原有按现行规范设置的伸缩缝间距要求是按30 m～40 m设一道后浇带 (伸缩缝) , 60 d后再浇膨胀混凝土作补偿收缩作用。后浇带的设置虽然能达到控制混凝土裂缝产生的作用, 但是其不足之处是阻滞了工期。另外, 清理一些满布钢筋的后浇带内垃圾, 重新支模, 继而进行二次浇筑混凝土, 使到施工作业困难加大。对于有防水要求的地下室, 很难保证整体防水工程质量。基于以上原因, 能否采用混凝土结构无缝设计施工, 代替设伸缩缝后浇带成为施工企业期待解决的新课题, 亦是结构设计人员需要探讨和解决的技术问题。
2 受力结构保持平衡、稳定, 需要设置合理伸缩缝
建筑结构的功能必须满足两种极限状态的要求, 一种是承载力的极限状态, 以确保结构不产生破坏, 不失去平衡, 不产生破坏时过大的变形, 不失去稳定, 即不超过承载力的极限状态, 另一种是正常使用的极限状态, 以确保结构不产生超过正常状态的变形, 裂缝及耐久性, 振动以及其他影响使用的极限状态。
2.1 控制结构裂缝
裂缝是影响正常使用极限状态的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用 (温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等是变形作用的统称) 。变形作用引起的裂缝涉及到结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境影响等方面, 特别是当干硬性混凝土转向流动性混凝土, 混凝土的收缩变形由2.5×10-4变成6×10-4～8×10-4, 水化热度也大幅提高。设置永久性的变形缝包括伸缩缝, 沉降缝和抗震缝, 是为了避免结构由于温度的收缩应力所引起的开裂。伸缩缝允许间距为30 m～55 m (室内或土中长墙, 剪力墙及框架) , 露天条件下为20 m～35 m。结构长度在允许间距内, 对结构内力影响很小, 伸缩缝或后浇带可以有效地控制裂缝, 但是对于承受很大温差和收缩作用的现浇楼板、大截面梁、剪力墙及长墙等约束度较高的结构, 裂缝的概率仍然很高。
2.2 设置后浇带控制结构裂缝的作用及施工困难
利用后浇带取代永久伸缩缝时, 由于后浇带中清理垃圾困难, 接缝不密实, 防水性差, 后期可能会形成两条裂缝, 因此后浇带的构造很重要。后浇带的间距不宜过长 (30 m左右) , 填充封闭时间间隔不宜过短, 以能将总降温及收缩变形进行一半以上为准。从干硬性混凝土改为流动性混凝土的收缩量来看, 估计3个～6个月方能取得明显效果, 最短不少于45 d, 在软土地区, 填充时间在封顶以后, 方可有效地释放差异沉降的应力。
后浇带是一种具有“抗放兼备, 以放为主”之功能结构, 普通混凝土存在收缩干裂, 后浇带设置把大部分约束应力释放出来, 然后以膨胀混凝土填缝来抗衡残余收缩应力。然而, 后浇带的清理和凿毛给填缝工作带来相当的麻烦, 而采取无缝设计新技术施工, 代替后浇带可以省去以往麻烦的施工。所谓“无缝设计”是指少缝 (不包括沉降缝) 。也是根据“抗放兼备, 以放为主”的原则, 利用UEA补偿混凝土作为结构材料, 在硬化过程中产生的膨胀作用, 由于钢筋和邻位约束, 在结构中建立小量预压应力σc, 考虑结构的安全, 膨胀量不宜过大, 且在硬化14d内基本结束。据经验总结:UEA替代水泥量在10%～12%时, 对混凝土强度没有影响, 其膨胀率ε2=2×104～3×104, 在配筋率ρ=0.2%～0.8%以下, 可在结构中建立 (0.2～0.7) MPa预压应力, 这一预压应力大致可以补偿混凝土在硬化过程中产生的温差和干缩的拉应力, 从而防止收缩裂缝, 或把裂缝控制在无害裂缝范围之内 (小于0.1 mm) 。
底板的厚度 (高度) 远小于长、宽方向尺寸, 当H/L≤0.2时, 板在温度收缩变形作用下, 离开端部区域全截面受拉应力比较均匀, 在地基约束下, 出现水平法向应力σx, 这是引起垂直分裂的主要应力。当水平法向应力σxmax超过混凝土抗拉强度ft时, 在中部出现第一条垂直裂缝, 一分为二, 每块水平应力重新分布为σx, 如果σx′>ft, 则形成第二批裂缝, 这种有序性裂缝常在工程中见到。
3 取消后浇带, 代之以膨胀加强带新技术施工, 优化施工操作程序
只有在较短的间距范围对削减温度收缩应力EaT起作用, 超过一定长度后即使设后浇带也没有用, 削减σxmax有效间距为40 m～60 m, 这也是膨胀加强带间距范围。UEA混凝土在硬化过程中产生膨胀作用, 在钢筋和邻位的约束下, 钢筋受拉, 混凝土受压, 为了达到两者的平衡, 须调整UEA掺量, 使混凝土获得不同比例的预压应力, 达到收缩应力等于膨胀预压应力。
在σxmax部位给予较大膨胀应力σc, 在两侧给予较小的膨胀应力, 全面地补偿结构的收缩应力, 控制有序性裂缝的出现, 这是取消后浇带的依据。补偿收缩混凝土在水中养护14d的限制膨胀率≥0.015%, 其测定方法是用100 mm×100 mm×300 mm试件中间预埋ϕ10限制钢筋骨架, 当混凝土强度达到 (3～5) MPa时脱模, 用千分表测长仪测定初始长度, 然后放入水中7 d, 14 d测定其伸长率, 防水工程的底板混凝土的限制膨胀率ε2=0.02%～0.025%, 侧墙ε2=0.03%～0.035%;后浇带或膨胀加强带的限制膨胀率ε2=0.035%～0.045为宜, 要求混凝土膨胀率相当于0.035%～0.045%, 强度等级提高5 MPa, 要掺入14%～15%UEA膨胀剂才能达到。
钙矾石膨胀对混凝土结构有微小破坏, 7 d抗压强度比普通混凝土下降10%左右属正常现象, 28 d强度完全能达到设计强度, 掺膨胀剂混凝土下降10%左右属正常现象。28 d强度完全能达到设计强度, 掺膨胀剂混凝土7 d抗压强度达到28 d试配强度的70%便可达标。
4 工程施工采用膨胀加强带的应用实例
以上所述, 是从理论上认识结构裂缝的成因, 通过不断总结经验, 找出消除有害裂缝的有效措施, 以下所要介绍的是笔者负责工程咨询工作的某大型商住楼, 其中第一期工程建筑总面积为28万m2、2层地下室, 长230 m, 宽150 m。首层～二层裙房为商业用途, 五栋三十二层塔楼为住宅, 初步设计为伸缩缝后浇带, 将整个平面分割成多个施工板块, 以后浇带分隔。施工企业为了加快施工进度, 设计方面为了配合施工, 施工图将后浇带改为钢筋混凝土膨胀加强带, 取代原来的后浇带施工。其具体施工措施如下:有防水要求的UEA无缝设计, 在应力集中的σxmax位置 (见图1) , 设置一度混凝土膨胀加强带, 宽度2m, 带的两侧铺设密孔铁丝网, 并用立筋 (ϕ8@100) 加固, 目的是要防止混凝土流入加强带内, 施工时, 加强带以外部分采用掺10%～12%UEA微膨胀混凝土[膨胀率约 (2-3) 10×-4], 浇至加强带时, 改用掺14%～15%UEA的大膨胀混凝土[膨胀率约 (4～6) 10×-4], 其混凝土强度等级比两侧高C0.5, 到另一侧时, 又改为浇注掺10%～12%UEA微膨胀混凝土。
如果混凝土供应或施工力量达不到连续作业要求时, 可以采用“图2”的“间歇式无缝施工法。”加强带一侧改为台阶式, 施工缝凿毛清洗后, 用掺14%～15%UEA的混凝土浇入后浇带, 随后用微膨胀混凝土浇在加强带另外一侧。对于无防水要求的楼板, 考虑可允许出现小于0.3 mm裂缝, 不影响结构安全。可采用“图3”的施工方法, 其中加强带内用掺14%～15%UEA混凝土, 带外用掺8%～10%UEA混凝土, 带内外可用木模板分隔。
对受大气温度和风速影响较小, 保温、保湿、养护操作较为容易的地下室, 水池等防水结构的底板和多高层建筑的楼板, 可采用“图1”的无缝设计, 对于边墙, 由于薄而暴露面大, 立面养护困难, 易受风速和温差的影响, 则宜用“图4”的后浇加强带, 分段浇筑墙体, 等14d后再用掺14%～15%UEA的大膨胀混凝土回填。
对于柱与剪力墙连在一起的, 由于柱截面和配筋率比墙体大很多, 往往在相连部位出现过大的应力集中而开裂, 为分散应力, 在此处增设水平加强筋ϕ8～10@100, 长度1 000, 其中200 mm插入柱中, 800 mm插入墙中。由于墙体一般拆模早, 养护困难, 受温度影响大, 水分蒸发速度快, 容易开裂。为了控制温差和干缩引起的垂直裂缝, 墙体的水平构造筋的配筋率不应小于0.5%, 适当增加墙体厚度, 并使用螺纹钢ϕ10～ϕ16, 钢筋间距宜用150 mm, 不宜过大。
5 结束语
现该工程项目结构部分已完工, 由于正确按照超长结构无缝设计技术要求进行施工, 在整个施工过程中, 包括浇筑混凝土, 浇筑后养护等, 严格执行有关规范、规程, 至今未出现影响结构安全使用的有害裂缝。工程提前60天完成, 节约了施工成本, 取得了一定的经济效益。在运用超长钢筋混凝土结构无缝设计技术及施工实践上, 确认是行之有效的。
摘要：本文从理论上分析超长钢筋混凝土结构所存在的, 超过规范要求的伸缩缝间距设缝问题。结合具体的工程实例, 验证无缝设计施工技术的成功应用。
关键词：超长钢筋混凝土结构,控制裂缝,后浇带,膨胀加强带
参考文献
[1]GB50010-2002, 混凝土结构设计规范[S].
超长仓库的无缝设计 篇6
1 混凝土结构设计和施工中的“缝”
混凝土结构设计中涉及的“缝”包括伸缩缝、沉降缝和防震缝, 可统称为结构缝。其中沉降缝和防震缝分别与地基条件及构筑物的规则性有关, 并不能通过构造或施工措施避免。伸缩缝是结构构造上的一种考虑, 是基于混凝土干燥收缩和热胀冷缩而设置的, 其中永久性伸缩缝 (通常称伸缩缝) 考虑的是长期热胀冷缩, 临时性伸缩缝 (通常称后浇带) 考虑的是干缩和施工期间的水化热。
混凝土的施工缝是在混凝土浇筑期间所形成的一种施工冷缝, 包括水平施工缝, 垂直施工缝和斜施工缝, 和现场的施工条件和施工力量相关。施工缝在施工中应尽量避免出现, 一旦出现必须及时处理。
后浇带主要针对伸缩缝而言, 既是设计手段, 又是施工措施。它是结构工程师为了避免设置伸缩缝, 在结构的相关部位要求施工期间预留的一个缝, 当已浇混凝土收缩基本完成后, 使用填充性混凝土封闭。
2 无缝抗裂设计的提出
在相当长的一段时间里, 对于超长钢筋混凝土结构, 为了解决收缩开裂的问题, 结合构筑物的沉降缝或抗震缝, 在一定位置设置永久性伸缩缝是较为普遍的做法。20世纪70年代以后, 应用膨胀混凝土的后浇带技术的出现, 成为一种取消永久伸缩缝的有效措施。
后浇带一般在混凝土浇筑40~60d收缩基本完成后封闭, 使结构成为一个连续的无伸缩缝的整体。这是一种“抗放兼施, 以放为主”的设计原则[2], 是针对普通水泥混凝土存在的收缩开裂问题, 先使用后浇带释放大部分收缩应力, 然后以膨胀混凝土封闭, 平衡残余收缩应力。
这种设计已列入设计规范[3]并已广泛采用。然而, 后浇带的凿毛、清理和封闭等给混凝土整体施工带来很多麻烦, 封闭不好, 常常会成为开裂和渗漏的隐患, 更重要的是, 后浇带是通过延长工期释放应力的, 通常会造成后期装修及设备安装滞后, 难以早日交付使用。能否取消后浇带, 是一个值得研究的新课题。
近年来混凝土膨胀剂向低掺量、高性能、高膨胀率方向发展, 明矾石膨胀剂 (EA-L) 、铝酸钙膨胀剂 (AEA) 、U型膨胀剂 (UEA) 、无水硫铝酸钙膨胀剂 (CSA) 等高效膨胀剂的研发成功, 使得膨胀混凝土 (EC) 的配制成为可能;随着高性能矿物质掺合料 (一级粉煤灰、硅灰等) 的应用, 混凝土呈自密实、高强化的趋势, 在普通混凝土 (RC) 中复合使用高效膨胀剂和高性能矿物质掺合料, 可以改善RC的多种性能, 得到高性能膨胀混凝土 (HPEC) , 而HPEC对超长钢筋混凝土结构的无缝抗裂设计和施工有极其重要的意义。
3 无缝抗裂设计的应力分析
无缝抗裂设计是相对的, 通过对不同工程的分析, 可以做到不设缝或少设缝。这里的“缝”, 特指永久性的伸缩缝, 其设计思路则是“抗放兼施, 以抗为主”。即使用不同膨胀率的HPEC浇筑结构的不同部位, 在水化反应过程中可产生不同的膨胀作用, 该作用受到钢筋和相邻混凝土的约束, 能在结构中获得不同的预压应力σc, 由此来抵抗收缩变形时产生的不同的拉应力, 防止混凝土开裂。我们知道, 当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时, 有:
式中:σc为混凝土预压应力;As为钢筋截面面积;Ac为混凝土截面面积;Es为钢筋弹性模量;ρ为配筋率;ε2为混凝土的限制膨胀率。
由 (2) 式可见, σc与ε2成正比关系, 而ε2的大小和膨胀剂掺量有关。我们通过调整膨胀剂掺量, 可使混凝土获得不同的预压应力。但是, ε2有其合理范围, 偏小, 则补偿收缩能力不足, 无缝施工难以实现;偏大, 混凝土强度会明显削弱, 造价也会提高。经大量研究与工程实践, 高效膨胀剂在水泥中的掺量达到8%时, HPEC的膨胀率和强度能达到一个较为均衡的状态[4]。此时, 中等强度HPEC的ε2为1×10-4~3×10-4;高强HPEC的ε2为0.5×10-4~1.5×10-4, 若配筋率ρ为0.2%~0.8%, 结构中可建立0.2~0.7N/mm2的预压应力, 该值基本可以抵消混凝土在硬化过程中因温度和干缩产生的拉应力, 实现超长钢筋混凝土结构的无缝抗裂设计和施工。
4 无缝抗裂设计的应变分析
根据吴中伟院士关于膨胀混凝土的基本理论和观点, 防止混凝土开裂, 有如下判据[5]:
式中, St为冷缩率;Sd为干缩率;Ct为受拉徐变率;Sk为极限延伸率。
从 (3) 式可以看出, 对于大体积混凝土结构, 通过使用HPEC, 考虑受拉徐变的影响, 当HPEC的限制膨胀率和冷缩率、干缩率之差小于其的极限延伸率时, 该结构就不必设置伸缩缝。
我国著名的裂缝专家王铁梦教授通过对钢筋混凝土结构本构关系的分析与计算, 求得了平均伸缩缝间距 (或裂缝间距) 计算公式[6]:
式中, L为平均裂缝间距;H为底板厚度或侧墙每次施工高度;Ec为混凝土的弹性模量;Cx为基础的水平阻力系数;α为混凝土的线胀系数;arcosh为双曲余弦函数的反函数;Sk为配筋混凝土的极限拉伸值;T为综合温差, 普通混凝土T=T1+T2, 膨胀混凝土T=T1+T2-T3, T1为混凝土因水泥水化热而引起的温升值;T2为混凝土的收缩当量温差;T3为膨胀混凝土的膨胀当量温差。
根据式 (4) 可见, 当αT≤Sk时, 则有L→∞, 裂缝间距无穷大, 即无缝状态。
比较式 (6) 和式 (3) , 在极限条件下, 王铁梦的裂缝间距计算公式和吴中伟的防止混凝土开裂判据能够相互印证, 可以作为指导无缝抗裂设计和施工的理论基础。
5 无缝抗裂设计的实用化计算
从上述应力应变分析可以看出, 研究限制膨胀率ε2、限制收缩率S和极限延伸率Sk的大小, 以及各种外部因素对这些参数的影响规律, 是对HPEC补偿收缩能力计算的关键。
1) 限制膨胀率ε2
根据既有试验数据, 并经回归分析, 得出膨胀混凝土限制膨胀率ε2拟合公式为:
式中, t为龄期, d;α1~α9为偏离标准条件的修正系数, 分别与膨胀剂品种、膨胀水泥品种、混凝土强度等级、膨胀剂掺量、水泥用量、配筋率、粗集料、水灰比、养护制度相关, 不同工程, αi的值应有不同。
2) 限制收缩率S
限制收缩率S包括冷缩率St和干缩率Sd, 即S=St+Sd。
同样的, 根据已有的试验数据, 使用最小二乘法, 可以得出膨胀混凝土干缩率Sd的拟合方式和冷缩率St计算式分别为:
式中, t为龄期, d;R为混凝土限制干缩率与自由干缩率之比, 一般在0.6~0.8之间;β1~β5为偏离标准条件的修正系数, 分别与环境相对温度、构件尺寸、养护方法、掺和料、混凝土强度等级相关;α为混凝土热膨胀系数;T1为混凝土水化引起的温升;T2为气温变化温差。
式 (7) 、式 (8) 的实质是一组已知试验数据的集合, 通过对该集合的拟合, 延伸分析未知点, 其精度高, 保证率好, 但在使用前必须做大量的基础试验, 不同的工程, 数值拟合公式不能通用。深入研究HPEC的本构关系, 获得适应性好的解析关系式, 是下一步HPEC的研究方向。
3) 极限延伸率
配筋混凝土的极限延伸率为
式中, ftk为混凝土抗拉强度标准值;ρ为配筋率;d为钢筋直径。
如前所述, 徐变对补偿收缩防止开裂是有利因素, 它可使普通混凝土的长期极限拉伸增加1倍左右, 即提高了混凝土的极限变形能力。因此, 在计算混凝土的抗裂性能时, 在考虑徐变的情况下, 混凝土的极限拉伸可增加50%, 则:
通过以上的分析计算, 我们可以针对具体工程参数和施工条件, 对膨胀混凝土进行定量设计和计算, 将计算所得的ε2、S、Sk等带入上述抗裂判据公式, 使之满足抗裂判据条件, 即可实现无缝施工而不开裂。
6 无缝抗裂设计施工方法
在传统意义上的后浇带处, 设置HPEC加强带, 带宽不小于2m, 带的两侧铺设密孔铁丝网, 防止不同膨胀率的HPEC混合, 为保证密孔铁丝网的刚度, 每间隔300mm可使用马凳筋加固。施工时, 加强带外用膨胀率为1.0~2.0×10-4的HPEC, 加强带内使用膨胀率为1.5~3.0×10-4的HPEC, 其强度比加强带外的HPEC要高一个等级。如此循环下去, 可连续浇注100~150m超长结构。如果HPEC的供应或施工力量达不到连续作业要求时, 施工缝应留置在加强带处, 该侧铁丝网应加工成“└┒”形, 使已浇筑HPEC接搓形成台阶状。
对于长度和宽度均超限的大体积混凝土结构, 可将结构水平面分成大小为50m×60mm左右的方块, 方块之间使用带宽为2m的加强带分隔, 沿平面对角线方向进行施工。
7 无缝抗裂设计及施工应注意的问题
无缝抗裂设计主要针对的是大体积混凝土由于温度变化带来的伸缩问题, 取消后浇带的无缝设计必须根据结构特点灵活运用, 兼有伸缩、沉降、抗震作用的结构缝不能取消。从这个角度讲, 地基量沉降小、结构布局规整、整体刚度均匀的大体积混凝土结构适用于该技术。
在HPEC的施工中, 要合理确定膨胀剂和配合比;高性能矿物质掺合料后, 一定要选用硅酸盐水泥而不能是复合水泥;HPEC对养护条件的要求要高于普通混凝土, 养护期也较长, 在干燥炎热地区使用尤其要注意水分的保养。
8 结论
无缝抗裂设计和施工的核心技术是通过计算限制膨胀率, 确定膨胀剂的掺量, 合理提高混凝土早期的抗拉强度, 从而抵抗施工阶段由于温度作用所产生的拉应力。该技术能够以加强带取代后伸缩缝或后浇带, 实现超长混凝土的连续浇筑, 结构整体性好, 施工程序简捷, 模板周转增快, 最终能够达到缩短施工工期和节省工程费用的目的。
参考文献
[1]孙敦本.超长混凝土结构的无缝设计与施工[J].南京林业大学学报 (自然科学版) , 2006, 30 (2) :119-121.
[2]王栋民, 游宝坤.超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法—补偿收缩混凝土的最新应用[A].吴中伟院士从事科教工程六十年学术讨论会论文集, 1999.
[3]GB 50010—2010混凝土结构设计规范[S].
[4]刘开明, 杨晓峰, 陈富银, 等.高性能混凝土的收缩补偿及无缝设计施工技术[C]//高强高性能混凝土会议论文集, 299-303.
[5]吴中伟.补偿收缩混凝土的新动向[M]北京:中国建材工业出版社, 1994.
超长大板结构的无缝施工 篇7
关键词：超长大板,无缝施工,膨胀加强带,后浇加强带
厦门某商业广场为现浇混凝土框架结构,长约440 m,宽约420 m,地下1层,局部2层,总建筑面积42万m2,地下室占地面积16万m2。基础为嵌入式整体梁筏板,底板厚400 mm～700 mm,地梁尺寸多为1 000 mm×1 500 mm,剪力墙厚350 mm～400 mm,混凝土设计标号C30/S10。本工程属特别超长混凝土结构。
为加快工程的建设工期及降低建设成本,本工程决定采取无缝施工,对于超长结构工程的无缝施工问题,目前已形成了较系统的经验和理论。根据抗裂验证计算,只要控制混凝土的收缩与膨胀保持在一个相对的范围内,便可控制结构开裂,常规的方法就是使用高性能膨胀剂,膨胀剂在常规掺量下,一般可60 m不设缝,超过60 m时,可采用“膨胀加强带”解决,带宽2 m～3 m,“膨胀加强带”内大掺量(掺12%膨胀剂),带两侧普通掺量(掺8%膨胀剂)。带两侧设钢丝网,防止两侧混凝土流入。施工时连续浇筑,浇到加强带时改换配合比。具体控制如下:加强带外用补偿混凝土浇筑,混凝土膨胀率2×10-4～2.5×10-4,加强带内用大膨胀率混凝土浇筑,混凝土膨胀率为2×10-4～3×10-4,加强带间距40 m左右,如此循环下去可连续浇筑80 m～100 m而不设“后浇加强带”(当超过80 m时设置“后浇加强带”)。为保证工程质量,本工程制定了详细的超长无缝结构控制裂缝施工组织设计,施工中重点控制如下。
1 大体积配合比控制
1.1 原材料控制
1)水泥:选用国标的普通硅胶盐水泥,需要时掺加矿渣粉;2)膨胀剂:选用高性能YQA膨胀剂;3)粗骨料:粒径不大于4.0 cm,含泥量1%,泥块含量小于0.5%;4)细骨料:选用细度模数2.5 m以上,含泥量小于3%,泥块含量小于1%的中粗砂。
1.2 混凝土配合比控制
1)根据设计要求及工程的不同部位,施工前进行混凝土配合比的设计和试验。2)根据混凝土工程量、膨胀率和收缩率,以及混凝土拌合物坍落度指标进行YQA混凝土试配。3)针对本工程是在秋冬季节施工,搅拌站在选择泵送剂时,除对减水率进行要求外,必须考虑其缓凝时间,确保混凝土的初凝时间不少于10 h,入模混凝土坍落度120 mm～130 mm,确保混凝土不得有泌水现象。
1.3 混凝土的泵送控制
1)商品混凝土出厂后严禁加水,现场备有减水剂,以调节坍落度不足;2)严格执行“开盘鉴定”;3)施工过程中抽查混凝土的组成材料的质量与用量及混凝土坍落度;4)混凝土必须连续浇筑,间隔时间不超过初凝时间,尽量不出现冷缝;5)底板用平板振动器时,相邻搭接振捣30 mm～50 mm;6)泵送宜连续进行,尽量不要停顿,料斗中应留足够的拌合物。
2 施工方法控制
2.1 施工部署
根据设计图纸,建筑要求及地基情况,结合超长结构无缝理论和膨胀剂抗裂要求,将整个底板分为6个区域,每个区域施工时只能以后浇加强带及膨胀加强带划分施工段,后浇加强带间距长约142 m,宽约73 m,膨胀加强带间距长约72 m,宽约41 m,面积1 000 m2,混凝土方量1 000 m3。
2.2 采用整体浇筑
整体浇筑即膨胀加强带与底板混凝土一起浇筑,当混凝土供应或绑筋等原因不能连续浇筑时,要浇筑至膨胀加强带一侧。
2.3 采用跳仓浇筑
跳仓浇筑即以膨胀加强带为界,采用分开浇筑的方式进行施工,在加强带的两边用孔径不大于5 mm的钢丝网进行隔拦,在加强带施工前,将浮浆清理干净,接口部位要凿毛。
2.4 剪力墙混凝土浇筑
本工程地下室剪力墙用后浇加强带分成多段,最长的一段弧长达170 m,厚400 mm,高约6 m,施工时应采用分层浇筑,每层厚度控制在500 mm左右,一次浇筑高度为1 m,采用两台泵进行浇灌,开始间隔时间2 h。剪力墙上水平施工缝的处理与普通混凝土相同,要设置钢板止水带,重新浇筑时要将表面凿毛,清理干净,铺上厚20 mm～25 mm并掺入12%YQA膨胀剂的1∶2水泥砂浆。
2.5 后浇加强带混凝土浇筑
后浇加强带分三次浇筑,第一次浇筑混凝土的高度为600 mm,第二次浇筑混凝土与底板混凝土一起浇筑,在结构施工两个月后浇筑剩余的800 mm混凝土。
3 底板混凝土平整及标高的控制
本工程地下室面积为16万m2,每次浇筑的混凝土面积都在2 100 m2～3 500 m2左右,控制混凝土的平整度、标高是一大难点,其质量的好与坏直接影响到整个工程的施工质量和经济效益,为了确保板面平整,在混凝土浇捣前先在竖向插筋上定出标高控制点,浇捣时,先用插入式振动器振捣,再用平板振动器振平,根据标高控制点,拉出标高线,用方尺括平,再用砂板抹平,并在混凝土初凝前进行第二次表面压实,抹平,以防止因水分蒸发造成表面收缩裂缝。
4 混凝土浇捣及裂缝控制
1)为避免混凝土产生冷缝,混凝土连续施工控制在浇捣后4 h内,对混凝土的初凝时间要不少于10 h。2)以后浇加强带与膨胀加强带划分施工段,每个施工段必须保证连续浇筑。3)底板浇筑时按“斜面分层,一个坡度,薄层浇筑,一次到顶”的原则来浇筑。4)在每台输送泵软管出料口布置4台插入式振动器。同时,对分层混凝土进行2次振捣,即在浇筑上一层混凝土时,将振捣器卧倒,对下层混凝土均匀振捣一次后,立即浇筑上层混凝土,并将振捣器再插入下层混凝土5 cm振捣。
5 温差控制
本工程地下室基础为嵌入式整体梁筏板,底板厚400 mm～700 mm,地梁尺寸多为1 000 mm×1 500 mm,外界大气温度为25 ℃,混凝土中心温度可达50 ℃～60 ℃,混凝土内外温差30 ℃左右,需采取保温措施。本工程委托温度监控单位进行温度监测,当内外温差大于25 ℃时,采取如下保温措施。
5.1 地下室底板混凝土保温
采用“保温、保湿、蓄热”方法进行保温。底板混凝土浇筑后立刻抹面,初凝前进行二次抹压收光以减少混凝土表面裂缝并用塑料薄膜覆盖表面并紧贴达到保湿目的,以免水分快速蒸发导致开裂。终凝后在塑料薄膜上洒水养护并覆盖一层麻袋保温,蓄热养护。
5.2 地下室外墙混凝土保温
采用带模养护的方法进行保温。浇筑后在模板上洒水养护,拆模时间要求在混凝土浇筑5 d后,从而达到保温目的。
本工程地下室底板抗浮设计计算水位标高7.60 m(黄海高程)。根据岩土工程勘察报告,场地地形东北标高13.30 m,西南标高6.00 m,系缓坡地形,地下水总体由东北向西南渗流,东北两侧场地高于设计计算水位。为降低场地地下水位,减小地下水对地下室的作用,因本工程系超长无缝大板设计,故采用疏水的方式来降低地下水位。施工过程中,在东北部地下室外7.6 m高程处设置盲沟,拦截上方的地下水,并通过市政管网收集排水。具体做法:在广场边坡临时支护与地下室之间采用滤水材料回填作为截水盲沟使用,在7.20 m标高处设置集排水管将渗入水收集,采用0.4%的坡度自排水辅以排水泵排出,将液面控制在7.20 m标高处以满足抗浮设计水位的要求。
本工程在科学组织、合理安排工程施工下,于2005年顺利竣工,由工程验收及使用效果表明,本工程在大面积超长无缝混凝土结构及大底板地下室结构施工中有效地减少与控制裂缝;合理地采用疏水工程,科学地布置抗浮锚杆,为整个单位工程的顺利建设打下了良好的基础,取得了良好的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]朱晗迓.超长混凝土结构不设缝技术研究[J].低温建筑技术,2007(5):32-33.
[2]倪文卫.钢筋混凝土地下室结构无缝施工技术[J].浙江建筑,2006,23(3):77-79.
[3]JG 194-94,建筑桩基技术规范[S].
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