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摘要：根据“抗与放相结合”的原则，超长地下室混凝土结构施工通过采取降低水泥水化热、降低混凝土入模温度、改善约束条件、提高混凝土极限拉伸强度、加强施工中的温度监控等裂缝控制措施，取得了令人满意的效果。
关键词：超长地下室混凝土结构裂缝控制
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
前言
裂缝不仅影响建筑物的美观，更为严重的是它能引起渗漏、钢筋锈蚀，进而影响结构的耐久性，减少使用寿命，甚至造成安全隐患。
一、工程概况
某小区总建筑面积约30万m2，由15座高层住宅楼组成，上部主体结构分别为剪力墙结构和框架剪力墙结构，设置二层地下室，整个地下室建筑面积约为8万m2，分为4个区。各区地下室顶板未设置伸缩缝，间隔4O～50m设置后浇带，后浇带浇捣封闭后地下室侧壁墙体以及顶板梁板多处出现细小裂缝，其中典型裂缝发生区段结构平面布置如图1所示。经我院现场勘测、分析后，发现多数裂缝是由温度应力引起，现结合该工程裂缝产生原因分析对超长地下室混凝土结构设计及施工过程需重视的若干问题进行分析。
图1C区地下室顶板结构平面布置图
二、结构设计
超长地下室混凝土结构温度裂缝属非荷载裂缝，主要是由砼收缩变形和季节性温差变化引起的应力状态控制，与单纯由荷载变化引起的应力状态存在较大差别。结构变形、受到约束和强度不足为非结构裂缝形成的三要素，只有这三要素同时存在时，才会产生非荷载裂缝。因此从受力机理的角度讲，解决超长地下室混凝土结构裂缝的方法不外乎以下三种：一是减小变形；二是解除或减小约束；三是提高材料的抗裂性能。
1结构布置
一个结构如果自身处于完全自由状态，则再大的砼收缩及温差变形也不可能引起内力变化。因此在满足抵抗水平力作用的前提下，应尽量弱化纵向抗侧构件的纵向刚度，尽量将纵向主抗侧构件布置于结构几何中心，使纵向抗侧刚度中心与几何中心尽量重合，以便于两端构件以中部为对称轴相对容易的胀缩，从而在相同温度荷载下可大大降低超长结构的温度应力。也就是常说的“放”的概念。
本工程由于前期建筑规划总平过程中，为追求立面效果及经济效益，两端建筑为二十三层纯剪力墙结构住宅楼，中部为十七层框架剪力墙结构住宅楼，因此两端纵向剪力墙构件较为密集，从而形成了该结构两端的抗侧刚度大的先天不足。而且在后期设计过程中，同样出于经济方面的考虑，建设方未采纳设计院提出的采用预应力技术施加预压应力抵抗部分收缩次拉应力的建议；施工过程又未采取在混凝土中掺加膨胀剂的同时掺入一定比例的改性聚丙纤维，以加强混凝土材料的连续性和匀质性，提高混凝土的阻裂能力，改善混凝土的脆性，提高混凝土的抗裂性能，致使“抗”的措施也未能实现。
2后浇带设置
超长地下室通常为无缝设计，工程上一般采用间隔3O～40m设置后浇带的方法防止混凝土开裂。后浇带的作用主要是释放后浇带封闭前这段时间内混凝土的收缩变形，因此后浇带的设置必须充分考虑混凝土的早期收缩量及结构纵向的抗侧刚度大小来确定后浇带间距，同时还必须对后浇带宽度及钢筋构造加以重视。而不能无论什么工程中都依靠工程经验按照30～40m的间距设置后浇带，这样有时可能不能完全解决问题，有时可能又显得过于保守。目前实际工程中后浇带钢筋的构造比较混乱，有将板筋截断梁筋不断的，也有后浇带钢筋全部不断的，甚至还有在后浇带范围内另设贯通加强筋的。分析认为后浇带完全脱开最为有利，但由于结构其他方面条件的限制往往难以做到，当钢筋部分贯通时，穿越后浇带的钢筋面积越大，对结构越不利；后浇带宽度越大，对结构越有利；钢筋合力点位置越低对结构越有利。因此建议：
应尽量减少穿越后浇带的连续钢筋总量，对于板内钢筋，由于便于焊接且允许采用搭接方案，均应作断开处理；
有连续钢筋穿越的后浇带应在允许范围内尽量加宽；
对允许进行搭接处理的梁腹与梁面纵向钢筋尽量截断，只保留梁底钢筋贯通。
3温度应力计算
超长地下室混凝土结构计算温差主要由混凝土收缩等效温差和季节性温差两部分构成。在建立温度应力有限元模型时，综合考虑砼收缩变形、膨胀剂影响以及后浇带闭合前砼已完成约30％的收缩变形等因素，一般收缩等效温差可取1O℃；季节性温差为建筑物成型时的环境温度与使用时的环境温度差值，超长砼结构于冬季封闭成型时，温差可直接取冬季月平均最低气温与投入使用后室内环境温度的差值；而砼在夏、秋季封闭成型时，结构温度场应通过对同纬度相类似工程的实测值确定，必须考虑到日照等环境因素对混凝土结构温度的影响，不能简单采用气温值。由于砼在夏季封闭成型时，结构主要在负温差作用下结构收缩与砼收缩应力相累加，是超长混凝土结构计算中的最不利工况，因此，设计时除非能确认砼具体成型时间，否则应按夏季工况计算确定季节性温差。
三、施工要点
(1)地下室底板和顶板的混凝土强度等级不宜过高，宜在C30～C35范围内选用，如果混凝土强度等级过高，水泥用量多，混凝土硬化过程中的水化热高，收缩大，容易引起裂缝。
(2)严格控制混凝土原材料质量和技术指标，尽可能采用低收缩高防裂混凝土，目前设计单位在设计时一般仅规定应采用低压缩混凝土，而对收缩限值未给出具体规定，施工单位在选用混凝土时就有了很大的灵活性，无法正确体现设计意图，故设计单位应在设计文件中明确给出最大收缩量要求。
(3)在满足混凝土膨胀量、强度及泵送工艺条件时，混凝土配合比设计应尽量降低胶凝材料总量、降低水灰比、提高单位体积粗骨料的用量，以控制混凝土后期干缩量。
(4)混凝土浇捣成型时间应尽量安排在春秋两季，以减小季节性温差影响；混凝土入模时应低温人模、低温养护，使混凝土终凝温度尽量降低，减少水化热和收缩。
(5)在混凝土中掺人一定比例的改性聚丙纤维，可有效的提高混凝土的阻裂能力、抗渗性和抗拉强度。
(6)当采用预应力张拉工艺时，应采用分段分批张拉，先中段后两端，在混凝土浇捣10天左右强度达到60时先张拉部分预应力筋，可以有效防止早期裂缝的产生，还能有效减小预应力损失。
(7)在有塔楼部分地下室和无塔楼部分地下室连接区域，由于两者之间侧向刚度相差较大。如只在一个方向配置预应力筋，则预应力作用会在垂直方向上产生拉应力。因此应在垂直方向上加强配置一定数量的预应力筋，以抵抗剪力作用。本工程在设计确定后浇带间距时，未充分考虑实际工程温度应力状况，未采用有限元分析软件计算后浇带间距，而是按以往的工程经验按间隔40m～50m设置后浇带。尽管采用在混凝土中采用掺人12％膨胀剂作为补偿收缩砼，但由于结构超长超宽，结构抗侧刚度布置不尽合理；在实际施工过程中施工单位又擅自调整后浇带间距，致使其中一个区段的后浇带间距超过55m。并且由于采用泵送混凝土，塌落度和水灰比均较大。混凝土浇捣人模成型时间又恰逢夏季温度较高时期，季节性温差较大，后浇带钢筋未作断开处理等几个方面的原因共同导致了这一区段地下室顶板出现裂缝，且多出现在无塔楼和有塔楼连接的部位(即侧向刚度显著变异处)。
结束语
如何控制超长混凝土结构的裂缝，尤其是超长地下室，一直是设计面临的一个难题。长期以来一直困扰着工程人员，要克服这一难题，在设计的过程当中，我们就应该采取合理的、行之有效的抗裂措施尽量减少裂缝；在施工过程中，材料的选取，混凝土的生产技术等符合要相关抗裂规定。只有设计和施工紧密结合，才能有效的预防裂缝的产生。
参考文献
[1] 朱健.超长混凝土结构温度应力分析及控制技术研究[D]. 长安大学 2011
[2] 李松峰.超长框架结构設置后浇带与膨胀加强带温度收缩应力分析[D]. 华东交通大学 2009
[3] 缪军.超长大体积混凝土箱型基础无缝施工技术研究[D]. 同济大学 2007
[4] 张玉明.超长混凝土框架结构裂缝控制研究[D]. 东南大学 2006
关键词：超长地下室混凝土结构裂缝控制
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
前言
裂缝不仅影响建筑物的美观，更为严重的是它能引起渗漏、钢筋锈蚀，进而影响结构的耐久性，减少使用寿命，甚至造成安全隐患。
一、工程概况
某小区总建筑面积约30万m2，由15座高层住宅楼组成，上部主体结构分别为剪力墙结构和框架剪力墙结构，设置二层地下室，整个地下室建筑面积约为8万m2，分为4个区。各区地下室顶板未设置伸缩缝，间隔4O～50m设置后浇带，后浇带浇捣封闭后地下室侧壁墙体以及顶板梁板多处出现细小裂缝，其中典型裂缝发生区段结构平面布置如图1所示。经我院现场勘测、分析后，发现多数裂缝是由温度应力引起，现结合该工程裂缝产生原因分析对超长地下室混凝土结构设计及施工过程需重视的若干问题进行分析。
图1C区地下室顶板结构平面布置图
二、结构设计
超长地下室混凝土结构温度裂缝属非荷载裂缝，主要是由砼收缩变形和季节性温差变化引起的应力状态控制，与单纯由荷载变化引起的应力状态存在较大差别。结构变形、受到约束和强度不足为非结构裂缝形成的三要素，只有这三要素同时存在时，才会产生非荷载裂缝。因此从受力机理的角度讲，解决超长地下室混凝土结构裂缝的方法不外乎以下三种：一是减小变形；二是解除或减小约束；三是提高材料的抗裂性能。
1结构布置
一个结构如果自身处于完全自由状态，则再大的砼收缩及温差变形也不可能引起内力变化。因此在满足抵抗水平力作用的前提下，应尽量弱化纵向抗侧构件的纵向刚度，尽量将纵向主抗侧构件布置于结构几何中心，使纵向抗侧刚度中心与几何中心尽量重合，以便于两端构件以中部为对称轴相对容易的胀缩，从而在相同温度荷载下可大大降低超长结构的温度应力。也就是常说的“放”的概念。
本工程由于前期建筑规划总平过程中，为追求立面效果及经济效益，两端建筑为二十三层纯剪力墙结构住宅楼，中部为十七层框架剪力墙结构住宅楼，因此两端纵向剪力墙构件较为密集，从而形成了该结构两端的抗侧刚度大的先天不足。而且在后期设计过程中，同样出于经济方面的考虑，建设方未采纳设计院提出的采用预应力技术施加预压应力抵抗部分收缩次拉应力的建议；施工过程又未采取在混凝土中掺加膨胀剂的同时掺入一定比例的改性聚丙纤维，以加强混凝土材料的连续性和匀质性，提高混凝土的阻裂能力，改善混凝土的脆性，提高混凝土的抗裂性能，致使“抗”的措施也未能实现。
2后浇带设置
超长地下室通常为无缝设计，工程上一般采用间隔3O～40m设置后浇带的方法防止混凝土开裂。后浇带的作用主要是释放后浇带封闭前这段时间内混凝土的收缩变形，因此后浇带的设置必须充分考虑混凝土的早期收缩量及结构纵向的抗侧刚度大小来确定后浇带间距，同时还必须对后浇带宽度及钢筋构造加以重视。而不能无论什么工程中都依靠工程经验按照30～40m的间距设置后浇带，这样有时可能不能完全解决问题，有时可能又显得过于保守。目前实际工程中后浇带钢筋的构造比较混乱，有将板筋截断梁筋不断的，也有后浇带钢筋全部不断的，甚至还有在后浇带范围内另设贯通加强筋的。分析认为后浇带完全脱开最为有利，但由于结构其他方面条件的限制往往难以做到，当钢筋部分贯通时，穿越后浇带的钢筋面积越大，对结构越不利；后浇带宽度越大，对结构越有利；钢筋合力点位置越低对结构越有利。因此建议：
应尽量减少穿越后浇带的连续钢筋总量，对于板内钢筋，由于便于焊接且允许采用搭接方案，均应作断开处理；
有连续钢筋穿越的后浇带应在允许范围内尽量加宽；
对允许进行搭接处理的梁腹与梁面纵向钢筋尽量截断，只保留梁底钢筋贯通。
3温度应力计算
超长地下室混凝土结构计算温差主要由混凝土收缩等效温差和季节性温差两部分构成。在建立温度应力有限元模型时，综合考虑砼收缩变形、膨胀剂影响以及后浇带闭合前砼已完成约30％的收缩变形等因素，一般收缩等效温差可取1O℃；季节性温差为建筑物成型时的环境温度与使用时的环境温度差值，超长砼结构于冬季封闭成型时，温差可直接取冬季月平均最低气温与投入使用后室内环境温度的差值；而砼在夏、秋季封闭成型时，结构温度场应通过对同纬度相类似工程的实测值确定，必须考虑到日照等环境因素对混凝土结构温度的影响，不能简单采用气温值。由于砼在夏季封闭成型时，结构主要在负温差作用下结构收缩与砼收缩应力相累加，是超长混凝土结构计算中的最不利工况，因此，设计时除非能确认砼具体成型时间，否则应按夏季工况计算确定季节性温差。
三、施工要点
(1)地下室底板和顶板的混凝土强度等级不宜过高，宜在C30～C35范围内选用，如果混凝土强度等级过高，水泥用量多，混凝土硬化过程中的水化热高，收缩大，容易引起裂缝。
(2)严格控制混凝土原材料质量和技术指标，尽可能采用低收缩高防裂混凝土，目前设计单位在设计时一般仅规定应采用低压缩混凝土，而对收缩限值未给出具体规定，施工单位在选用混凝土时就有了很大的灵活性，无法正确体现设计意图，故设计单位应在设计文件中明确给出最大收缩量要求。
(3)在满足混凝土膨胀量、强度及泵送工艺条件时，混凝土配合比设计应尽量降低胶凝材料总量、降低水灰比、提高单位体积粗骨料的用量，以控制混凝土后期干缩量。
(4)混凝土浇捣成型时间应尽量安排在春秋两季，以减小季节性温差影响；混凝土入模时应低温人模、低温养护，使混凝土终凝温度尽量降低，减少水化热和收缩。
(5)在混凝土中掺人一定比例的改性聚丙纤维，可有效的提高混凝土的阻裂能力、抗渗性和抗拉强度。
(6)当采用预应力张拉工艺时，应采用分段分批张拉，先中段后两端，在混凝土浇捣10天左右强度达到60时先张拉部分预应力筋，可以有效防止早期裂缝的产生，还能有效减小预应力损失。
(7)在有塔楼部分地下室和无塔楼部分地下室连接区域，由于两者之间侧向刚度相差较大。如只在一个方向配置预应力筋，则预应力作用会在垂直方向上产生拉应力。因此应在垂直方向上加强配置一定数量的预应力筋，以抵抗剪力作用。本工程在设计确定后浇带间距时，未充分考虑实际工程温度应力状况，未采用有限元分析软件计算后浇带间距，而是按以往的工程经验按间隔40m～50m设置后浇带。尽管采用在混凝土中采用掺人12％膨胀剂作为补偿收缩砼，但由于结构超长超宽，结构抗侧刚度布置不尽合理；在实际施工过程中施工单位又擅自调整后浇带间距，致使其中一个区段的后浇带间距超过55m。并且由于采用泵送混凝土，塌落度和水灰比均较大。混凝土浇捣人模成型时间又恰逢夏季温度较高时期，季节性温差较大，后浇带钢筋未作断开处理等几个方面的原因共同导致了这一区段地下室顶板出现裂缝，且多出现在无塔楼和有塔楼连接的部位(即侧向刚度显著变异处)。
结束语
如何控制超长混凝土结构的裂缝，尤其是超长地下室，一直是设计面临的一个难题。长期以来一直困扰着工程人员，要克服这一难题，在设计的过程当中，我们就应该采取合理的、行之有效的抗裂措施尽量减少裂缝；在施工过程中，材料的选取，混凝土的生产技术等符合要相关抗裂规定。只有设计和施工紧密结合，才能有效的预防裂缝的产生。
参考文献
[1] 朱健.超长混凝土结构温度应力分析及控制技术研究[D]. 长安大学 2011
[2] 李松峰.超长框架结构設置后浇带与膨胀加强带温度收缩应力分析[D]. 华东交通大学 2009
[3] 缪军.超长大体积混凝土箱型基础无缝施工技术研究[D]. 同济大学 2007
[4] 张玉明.超长混凝土框架结构裂缝控制研究[D]. 东南大学 2006