淺談超大型地下室設(shè)計(jì)

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1、淺談超大型地下室設(shè)計(jì)淺談超大型地下室設(shè)計(jì)摘　要　本文主要對超大型地下室底板、壁板和頂板的分縫原則、分縫構(gòu)造措施及分縫原理進(jìn)行分析以供同行參考?！　　　?.前言:目前很多工程出現(xiàn)超大型的地下室，其長度可達(dá)到200m甚至300m。按照《高規(guī)》第條的規(guī)定，伸縮縫的最大間距不宜超過55m(框架結(jié)構(gòu))和45m(剪力墻結(jié)構(gòu));同時(shí)《高規(guī)》第條也規(guī)定了當(dāng)采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施和施工措施減少溫度和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響時(shí)，可適當(dāng)放寬伸縮縫的間距。而實(shí)際上，目前很多設(shè)計(jì)都突破了《高規(guī)》第條的規(guī)定，也有較多成功的經(jīng)驗(yàn)。　　地下室不受日

2、照的影響，季節(jié)溫差的影響比上部結(jié)構(gòu)小，因此分縫間距可比上部結(jié)構(gòu)更大一些，一般來說，只要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施將地下室的不分縫長度放寬至120～150m是可行的?！　〉壳坝胁簧僮≌^(qū)將整個(gè)小區(qū)的地下室全部連通，地下室的長度達(dá)到200甚至300米，給地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一定的難度，一般來說會(huì)將超長的地下室按一定間距分縫處理。南方地區(qū)地下水位較高，地下室有防水要求，分縫處特別是底板分縫處的防水處理較為困難，地下室側(cè)壁和頂板的防水處理則較容易實(shí)現(xiàn)。下面介紹處理此類超長地下室的技術(shù)措施。　　　分縫原則　　底板不分縫的最大

3、長度一般控制在100～150m，如超出此值則建議分縫，分縫間距一般控制在100m以內(nèi)。分縫間距與底板受約束的情況有關(guān)。如底板下為堅(jiān)硬土層或巖層，底板變形會(huì)受到巖石的摩擦約束，此時(shí)應(yīng)將分縫間距適當(dāng)減小，必要時(shí)需采取措施(如采取柔性防水，在底板與巖層間加一層砂層等)減少底板與巖石的摩擦效應(yīng)，如底板下為較軟的土層，則其約束較小，分縫間距可適當(dāng)放松。　　　分縫構(gòu)造措施　　地下室底板分縫的構(gòu)造措施。　　　分縫原理　　此節(jié)點(diǎn)的原理是將底板分縫部分做成U型結(jié)構(gòu)，利用U型結(jié)構(gòu)的變形能力來抵抗溫差的變形。這種構(gòu)造在鋼結(jié)構(gòu)中得到普

4、遍的應(yīng)用，許多暴露在室外的輸水管或者輸氣管線都會(huì)采取這種做法。但鋼結(jié)構(gòu)的塑性變形能力較強(qiáng)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能否采用這種做法還需仔細(xì)驗(yàn)算?！　》挚pU型結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。　　按此計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，在拉力100kN作用下，結(jié)構(gòu)的變形△1=，且結(jié)構(gòu)變形△1與拉力N成正比關(guān)系，與U型結(jié)構(gòu)的抗彎剛度EI成反比，在拉力N=100kN作用下，U型結(jié)構(gòu)的彈性彎矩為，按此彎矩配筋達(dá)到Φ14@100，若考慮U型結(jié)構(gòu)配筋不變的情況下讓U型結(jié)構(gòu)板進(jìn)入塑性狀態(tài)，即降低U型結(jié)構(gòu)的抗彎剛度，假設(shè)進(jìn)入塑性狀態(tài)后U型結(jié)構(gòu)的

5、剛度取原有剛度的1/3，則△1=3×=，這個(gè)變形是否能滿足結(jié)構(gòu)變形的需要呢?　　假設(shè)結(jié)構(gòu)的分縫長度為100m，季節(jié)溫差200C，假設(shè)底板不受約束可以自由變形，則板邊緣的最大變形為△=1×10-5×20×50×103=10mm>△1=。而實(shí)際上，板的變形會(huì)受到豎向構(gòu)件(剪力墻、柱)及板底土層摩擦的約束，實(shí)際變形應(yīng)小于此數(shù)，粗略地按80%估計(jì)，收縮變形△=8mm　　　外防水的構(gòu)造做法　　從分析結(jié)果看，U型結(jié)構(gòu)為整個(gè)底板防水的薄弱環(huán)節(jié)，在溫差作用下，U型結(jié)構(gòu)受拉節(jié)點(diǎn)將進(jìn)入塑性狀態(tài)，轉(zhuǎn)角處的裂縫寬度可能會(huì)增大，滲漏的可

6、能性增大，因此在U型結(jié)構(gòu)外圍做一層卷材防水層能有效地為結(jié)構(gòu)提供保護(hù)，同時(shí)將U型結(jié)構(gòu)做成排水溝，將可能滲入的水排到集水井再排出?！　　?yīng)用范圍　　由于U型結(jié)構(gòu)的抗彎剛度對其變形能力成反比，而抗彎剛度與板厚的三次方成正比關(guān)系。因此，板厚對變形的影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少板厚。一般對一層地庫來說，250厚的最小板厚已能滿足受力要求，對更深的地下室則需慎重計(jì)算此板厚是否能滿足受力要求?！　　⌒枰钊胩接懙膯栴}　　1、計(jì)算模型簡單地將U型結(jié)構(gòu)的抗彎剛度折減來模擬結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈性狀態(tài)，比較籠統(tǒng)。如建立節(jié)點(diǎn)的彈塑性計(jì)算模型用有限

7、元方法分析將更準(zhǔn)確?！　?、結(jié)構(gòu)實(shí)際變形的估算按其自由變形的80%來估算也比較籠統(tǒng)。如何建立合適的模型來計(jì)算結(jié)構(gòu)受溫差的變形值得探討。　　　其它構(gòu)造措施　　U型結(jié)構(gòu)只是解決了季節(jié)溫差對結(jié)構(gòu)變形的影響，而混凝土本身的收縮需靠設(shè)置后澆帶來解決，后澆帶的間距一般不超過40m，而后澆帶一般只能消除混凝土收縮變形的70%，再考慮到底板受到豎向構(gòu)件及底板底土層的約束，需適當(dāng)配置通長的抗收縮鋼筋?！　?.地下室壁板　　　分縫原則　　壁板分縫的位置及間距原則上同底板，在底板分縫處壁板也必須分縫，在底板分縫范圍內(nèi)是否再細(xì)分則需看

8、頂板的分縫情況，在頂板分縫處壁板也必需分縫?！　　》挚p技術(shù)措施　　壁板分縫技術(shù)處理在施工上比較容易實(shí)現(xiàn)，可考慮鋼筋完全斷開，節(jié)點(diǎn)處理如圖3所示?！　　∑渌鼧?gòu)造措施　　①、后澆帶設(shè)置，后澆帶間距一般30～40m?！　、?、水平鋼筋配置　　如按壁板的受力模型計(jì)算，水平筋是不起作用的。但由于壁板的養(yǎng)護(hù)條件較差，砼收縮較容易產(chǎn)生裂縫，而且考慮到季節(jié)溫差的影響，水平向須配置適量的構(gòu)造鋼筋，水平向總