高层建筑地下室结构无缝设计实例分析.pdf

第十九届高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 高层建筑地下室结构无缝设计实例分析 许振刚李欣 广东省建筑设计研究院，广州 5 1 0 0 1 0 提共通过介绍江门 电视中心地下室结 构的无缝设计过程， 提出 多 种方法联合作 用实 现不设 里伸缩缝、 沉降缝的思路，可以为同 类工程的地下室设 计提供参考。 关健词地下室 无缝设计 后浇带 1 前言 当前建筑设计的 发展对建筑结构设计提出 越来越高的要求，设置变形缝要求缝两侧的 结构完全独立，不仅给使用造成诸多不便，也加大了 地下室防水的难度，因此大部分高层 建筑地下室均不设置变形缝，而是通过其它途径解决地下室超长以 及主楼、裙楼间 不均匀 沉降的问题， 一般称之为“ 无缝设计” 。 本文整理了无缝设计的几种基本方法， 并分析了其 优缺点， 结合江门电 视中 心地下室结构设计过程， 提出多种方法联合作用实现不设变形缝 的思路。 2 无缝设计的基本方法 变形缝包括伸缩缝和沉降缝。 无缝设计要达到不设置伸缩缝与沉降缝的目 的， 主要有 以 下几种方法。 2 . 1 伸缩缝 设置伸缩缝主要是为了 释放温差和混凝土收缩、 徐变产生的应力， 防止结构开裂渗水。 常用的替代伸缩缝的 无缝设计基本方法包括后浇带、 加强带、诱导缝、掺加外加剂和预应 力技术等。 后浇带是代替 伸缩缝最常用的 方法， 技术相对成熟， 布置灵活。 后浇带只能 解决混凝 土的早期应力问题， 对于后浇带浇筑后混凝土徐变和温差产生的 温度应力则不能发挥作用。 而且从后浇带留设到 其混凝土浇筑， 通常需要几个月时间。这造成施工时的许多不便，影 响工期。且在浇筑封闭之前， 后浇带内 很容易落入杂物或在浇筑后浇带两侧板时流入混凝 土浆液，在钢筋密集的 位置尤其地下室底板处后浇带的 清理尤其困 难。 掺加外加剂也是使用较多的 方法，通常是在混凝土中 添加一定比例的膨胀剂， 在混凝 土中建立“ 化学预压应力” ， 使用起来相对简单， 对施工其它过程影响小， 常与其它方法联 许 振刚，男。1 9 6 4 年出 生， 工 学学士，高 级工 租师 8 4 2 第十九届高 层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 合使用。膨胀剂产生补偿收缩的膨胀时间难以 控制， 如果膨胀时间与混凝土收缩时间不一 致， 将使抗裂性能大打折扣二 使用时要选择质量有保证的外加剂并严格按照施工流程进行 混凝土拌制、 浇筑和养护。 诱导缝用于替代伸缩缝，可以 有效释放整个施工和使用期间 产生的混凝土拉应力， 且 混凝土一次性同时浇筑， 不间断施工。缺点在于诱导缝设置间 距较小，布置灵活度较差。 施加预应力减少伸缩缝的设置， 是计算地下室混凝土拉应力大小及其分布情况，有针 对性地设置预应力钢筋， 通过施加预应力来抵消混凝土收缩产生 拉应力， 从而达到减少伸 缩缝和控制开裂的目 的。随着预应力张拉和锚固 技术的发展， 预应力施工难度大大下降， 且易于人为控制整个地下室混凝土的 应力分布状态，因此在近年得到应用推广。 其最大缺 点在于施加预应力必然在一定程度上提高工程造价。 2 . 2 沉降缝 高层建 筑中 主楼部分与裙楼部分 层数相 差悬殊，荷 载与刚 度 相 差很大 ， 基 础沉降 量不同。 设置沉降缝主要是为了减小主楼与裙楼基础的相互影响，释放沉降差异造成的次应力， 避 免地下室及裙房结构出现裂缝甚至破坏。 要取消高层建筑主楼与裙房地下室之间的沉降缝， 常用 “ 抗” 、 “ 调” 、 “ 导”三类方法. 一是当 基础沉降量不大时，可通过加强上部结构， 抵抗不均匀沉降引起的结构内力， 保证结构的安全性，即 “ 抗”的方法。二是当具备一定的条件时 采用桩基础，利用桩长、 桩径及桩型的不同， 将沉降差调节到结构允许的范围内，即 “ 调”的方法。三是用后浇带 将两者基础分开， 等基础完成部分沉降后再进行浇筑，同时合理调整主楼与裙楼、地下室 交接节点为铰接节点， 减小沉降差引起的结构内力，即“ 导”的 方法. 二 . 09别嘴 . _ 一厂 9 8 3 7 0 3工程实例 图1江门电视中心平面 “ 8 4 3“ 第十九届高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 3 . ，工程概况 江门电 视中 心地上2 2 层， 总高 1 2 2 .0 m 。主体高. 0 m ，地下一层，层高4 . 6 m , 裙房 一层， 为钢结构大堂， 高 1 2 . 7 m ,整个建筑平面为长方形，长边长度达到9 8 .3 7 m， 短边长 4 9 .2 8 m ， 主楼平面呈椭圆形， 位于整个建筑平面中央偏西， 结构平面、 剖面如图1 . 2 所示。 从平面、 剖面图中可以 看出，本工程地下室两个方向 尺寸均超过 混凝土结构设计规 范 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2 中 伸缩缝的间 距要求， 主 梭与裙 房及地下室层数相差非常悬 殊， 在 不设置变形缝的 情况下，需要采措施消除两部分沉降差带来的不利影响。实际设计中 采用 了上述无缝设计基本方法中的多种方法共同作用。 一、设置后浇带 图2江门电视中心剖面 本工程地下室顶板、底板相同位置设置 了四道后浇带.宽 l m ， 将主楼与裙房、 地下 室完全分开 如图1 所示 ， 并要求后浇带在 主楼封顶后浇筑封闭，后浇带大样按照 地 下Z程防水技术规范 G B 5 0 1 0 8 - 2 0 0 1 图 5 .2 .3 后浇带超前止水构造。设计时根据主体 结构自 重下 不含墙体等围护结构沉降差 计算值， 预设主楼与地下室沉降差l O m m ， 实 际后浇带封闭浇筑时主楼与地下室沉降差为 7 mm左右。 除了调整主楼与裙楼、地下室之间的沉 降差，这四道后浇带还释放了底板混凝土收 缩和温度变形所带来的应力。设置了这四道 后浇带也为主楼与地下室使用不同强度等级 的混凝土提供了可能，实际设计中，主楼部 分地下室底板与承台采用C 4 5 混凝土， 地下 室其它部分为 C 3 5混凝土， 这不仅与主楼部 分大柱距 l o in 、 地下室其它部分小柱距 6 m 的结构布置形式相适应，同时降低了主楼 底部墙柱与地下室底板混凝土强度等级差别， 解决了 主楼底部墙柱桩承台连接时可能出现 的局部承压问 题，使施工更加方便。 侧壁上，与顶板、 底板后浇带连通的 位置设置四 道后浇带， 采用与底板相同的 后浇带 形式。 此形式的 后浇带可以 配合设置施加预应力，作为预应力钢筋的锚固端或张拉端。 考 虑到地下室长度不到 l o o m ， 不需要设置预应力也可以 较好地控制裂缝， 本工程未采用预应 力方案。 二、适当加强通长配筋 底板、顶板及侧壁钢筋均按通长布置， 楼板中 通过板后浇带的钥筋， 做成双层钢筋并 应断开搭接， 搭接长度 与- 4 5 d , 浇灌板带混凝土前将分离筋加焊。主筋较密时， 钢筋也 可不断开，但后浇带位置用附加短筋方式对板配筋进行适当加强。 . 8 4 4. 第十九届高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 三、掺加外加剂 地下室底 板、 顶板、 侧壁 采用微膨胀硷， 其中 后浇带内 掺H E A型 材料1 2 ， 后浇带 外 掺H E A型材料8 ,掺量按胶凝材料总重量比 计。 四、限制沉降总量 本工 程地质条件较好，经验算主楼位置总沉降量小于3 0 m m ，故未另外采取措施. 五、 主楼与裙楼、地下室顶板交接节点的调整 视情况对主楼与裙楼、地下室顶板交接处结构节点进行调整。 裙楼楼板和地下室顶板除后浇带处加强配筋外，主楼边缘支座处也 对配筋进行加强， 即 采用 “ 抗” 的方式。 钢结构大堂与主楼交接的节点采用铰接节点，并在设计时考虑沉降 差的 影响， 采用 “ 导”的方式. 4 、存在的问题 后浇带位置钢筋较密，浇筑混凝土时留缝所用的 泡沫填料难以取出，以后的施工中 应 该设法找到合适的替代品。 5 、结语 目 前江门电视中心后浇带已 经施工完毕，地下室顶板、 底板、侧壁等各处均未出 现渗 水裂缝。 本文以江门电视中心地下室的无缝设计为例， 说明只要做好各方面的计算分析， 采取 几种措施联合作用，高层建筑的 超长地下室可以 在不设置伸缩缝和沉降 缝的情况下保证结 构的安全可靠和正常使用。 参考文献 [ 1 ]地 下 Z 程防 水 技术规 范 . G J 3 5 0 1 0 8 - 2 0 0 1 , 2 0 0 1 [ 2 1王 铁 梦 ， 工 程裂 缝控 制. 北 京 中 国 建 筑工 业出 版 社 ， 1 9 9 7 [ 3 1高 层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 . J G J 3 - 2 0 0 2 , 1 1 8 6 - 2 0 0 2 , 2 0 0 2 8 4 5