18年全國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽關(guān)于超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵措施的實(shí)施方法探討VIP

18年全國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽關(guān)于超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵措施的實(shí)施方法探討 摘要：當(dāng)前我國(guó)正處于大規(guī)模從工程建設(shè)時(shí)期，在施工工程問題中超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來(lái)越引起人們的關(guān)注，本文針對(duì)這一問題進(jìn)行研究，著重從抗浮問題、不均勻沉降問題和無(wú)縫設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析。 關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)、抗浮、不均勻沉降、無(wú)縫、設(shè)計(jì) ： S611 ： A ： 緒論 當(dāng)前我國(guó)在城市建設(shè)方面有這么幾個(gè)突出方面：高層建筑的大規(guī)模修建，伴隨而來(lái)的超大地下室的出現(xiàn)；地鐵的成規(guī)模修建，線形超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)。在交通建設(shè)領(lǐng)域，跨江跨河隧道的修建使得水下超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)的問題引起了越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)于上述工程，所反映出來(lái)的工程問題包括了：超大地下室的抗浮問題、不均勻沉降的問題、水下超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)的無(wú)縫設(shè)計(jì)問題。 2、抗浮問題 城市地區(qū)地下水位一般比較深，對(duì)于地下室埋藏較淺，層數(shù)在12層的高層建筑而言，一般在使用階段不會(huì)存在抗浮問題。當(dāng)?shù)叵率衣癫剌^深或地下水位較淺時(shí)（南方多雨地區(qū)），裙房及純地下室部分可能會(huì)有抗浮不滿足要求的問題。針對(duì)此種情況，應(yīng)采取以下措施： (1)在設(shè)計(jì)允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設(shè)計(jì)標(biāo)高，間接降低抗浮設(shè)防水位。高層建筑的基礎(chǔ)底板多采用平板式筏板基礎(chǔ)和梁板式筏板基礎(chǔ)。一般而言，平板式筏板基礎(chǔ)的重量與梁板式筏板基礎(chǔ)上填覆土的重量基本相當(dāng)，但后者的基礎(chǔ)高度一般要比前者高，在保證基頂標(biāo)高不變的情況下，后者的基礎(chǔ)埋深要大于前者。從而相對(duì)提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基礎(chǔ)更有利于降低抗浮水位。 (2)樓蓋提倡使用寬扁梁或無(wú)梁樓蓋。一般寬扁梁的截面高度為跨度的1/221/16，寬扁梁的使用將有效地降低地下結(jié)構(gòu)的層高，從而相對(duì)降低了抗浮設(shè)防水位。 (3)增加地下室的層高來(lái)增加地下室的重量是解決地下室抗浮問題的一個(gè)直接有效的方法，但這種方法還應(yīng)該結(jié)合地基土的承載力而定；在對(duì)主體結(jié)構(gòu)的地基承載力進(jìn)行深度修正時(shí)，增加地下室的層高可以提高主體結(jié)構(gòu)的有效埋置深度，從而提高了主體結(jié)構(gòu)修正后的地基承載力特征值。增加基礎(chǔ)配重。此種方法大致有以下3種情況：增加基礎(chǔ)底板的厚度、增加基礎(chǔ)頂面覆土厚度、基礎(chǔ)頂面采用容重大且價(jià)格低廉的填料。這三種方法的共同特點(diǎn)是：在增加基礎(chǔ)配重用以解決抗浮問題的同時(shí)又不可避免的增加了基礎(chǔ)的埋置深度，從而相對(duì)地提高了地下室抗浮設(shè)防水位的高度，因此它不是一種效率最高的方法。增加地下室頂板的厚度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：在不增加基坑坑底標(biāo)高的前提下，增加了地下室的重量，而且使用厚板后，地下室頂板的大板塊之間可以不再設(shè)置次梁。但此種方法的缺點(diǎn)是會(huì)略增加地下室頂板框架梁的負(fù)荷，而且由于板厚有限，這種方法解決抗浮問題的效果也是有限的。 (4)設(shè)置抗浮樁。表面上看這是一種解決抗浮問題行之有效的方法，但仔細(xì)分析，這種方法也有一定的局限性，從結(jié)構(gòu)受力方面講，由于地下室的抗浮設(shè)防水位是根據(jù)擬建場(chǎng)地歷年最高水位結(jié)合近幾年的水位變化情況提出來(lái)的，即使是經(jīng)過重新評(píng)估后確定的抗浮設(shè)防水位，也是按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律得出的結(jié)論。很顯然，這種方法確定的地下水位在一般的情況下是很難達(dá)到的。加之設(shè)計(jì)計(jì)算的不精確性也使得抗浮樁具有一定的安全儲(chǔ)備，因此，“抗浮樁”實(shí)際上長(zhǎng)期起著“抗壓樁”的作用。這種“反作用”將阻礙有抗浮要求的地下室的合理沉降，而這種變化將會(huì)使無(wú)沉降縫的大底盤地下室在主體結(jié)構(gòu)和裙房之間產(chǎn)生更大的不均勻沉降差；同時(shí)設(shè)置抗浮樁后，計(jì)算基礎(chǔ)底板內(nèi)力及配筋時(shí)應(yīng)考慮地下水壓力，這樣也會(huì)增加基礎(chǔ)底板的荷載。另外一方面，如果地下水位長(zhǎng)期處于一種較高的水平之上，設(shè)置抗浮樁也不乏是一種有效的方式。因此，抗浮樁是一把雙刃劍，使用時(shí)需仔細(xì)考慮。 3、不均勻沉降問題 對(duì)于超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)而言，不均勻沉降對(duì)其的危害遠(yuǎn)大于一般結(jié)構(gòu)，因此要著重對(duì)其控制，所容易解決不均勻沉降問題大致有以下幾種方法： (1)裙房和高層建筑之間設(shè)沉降縫，讓各部分自由沉降，互不影響，避免由于不均勻沉降產(chǎn)生的內(nèi)力，這是所謂“放”的方法。但實(shí)際上這樣做，給建筑的立面處理、地下室的防滲漏、基礎(chǔ)的埋置深度和整體穩(wěn)定等帶來(lái)很多困難。 (2)裙房和高層建筑之間不設(shè)沉降縫，采用端承樁，將樁端置于堅(jiān)硬的基巖或砂卵石層上。這樣，既滿足了地基承載力要求，又避免了明顯的沉降差。這是所謂的“抗”的方法。但這種方法基礎(chǔ)材料用量多，不經(jīng)濟(jì)，一般用于超高層建筑或地基持力層較差的情況。 (3)在設(shè)計(jì)中不設(shè)沉降縫，而采取一定的措施，調(diào)整地基反力，盡量減少不同部分的地基反力差，從而減少沉降差。這是所謂“調(diào)”的方法。 4、無(wú)縫設(shè)計(jì) 因?yàn)榉浪畣栴}的存在，而對(duì)于超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)不設(shè)縫結(jié)構(gòu)的要求更高。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了設(shè)置伸縮縫的最大間距，同時(shí)還規(guī)定，當(dāng)采取了一定的措施之后，在一定程度上可以超過國(guó)家規(guī)范所規(guī)定的最大限度值。近些年，隨著材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)分析手段的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了多個(gè)超長(zhǎng)不設(shè)縫混凝土結(jié)構(gòu)工程的成功案例。本文在對(duì)地下室裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的工程，對(duì)超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的無(wú)縫設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討。在建筑工程中，超長(zhǎng)地下室外墻與底板裂縫的形成，是由多種因素所影響帶來(lái)的收縮應(yīng)力造成的。從已建成的建筑來(lái)觀察，超長(zhǎng)地下室底板裂縫呈現(xiàn)出：裂縫與地下室底板的長(zhǎng)向垂直，同時(shí)，按一定的間距沿著長(zhǎng)向分布的規(guī)律。本文將從收縮應(yīng)力的角度對(duì)超長(zhǎng)地下室底板及外墻裂縫產(chǎn)生的原理進(jìn)行相應(yīng)的分析。超長(zhǎng)地下室底板及外墻處在收縮變形的作用之下時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生從兩端至中心的位移趨勢(shì)；這一趨勢(shì)的產(chǎn)生，必然會(huì)受到地基土對(duì)其的約束，所以，底板的全載面會(huì)產(chǎn)生水平法向應(yīng)力。通過工程實(shí)踐可知，砼水平法向應(yīng)力是造成底板垂直裂縫的主要應(yīng)力，是設(shè)計(jì)的主要控制應(yīng)力。同時(shí)，地基土對(duì)底板的約束作用，是沿著底板長(zhǎng)向連續(xù)式的進(jìn)行約束，所以，由端部至中心，混凝土底板載面上的水平法向應(yīng)力，將隨著地基土的約束而累積并增大，其最大值出現(xiàn)在底板截面的中心位置。當(dāng)最大法向應(yīng)力大于混凝土底板的抗拉強(qiáng)度時(shí)，底板中心位置將產(chǎn)生第一批垂直裂縫。底板開裂之后，每塊底板的水平法向應(yīng)力又將按相同原理進(jìn)行分布，并產(chǎn)生下一批裂縫，如此繼續(xù)下去。2 補(bǔ)償收縮砼抗裂原理 混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫一般直接由砼干縮及溫差引起，當(dāng)?shù)叵率业装搴屯鈮捎闷胀艜r(shí)，干縮及溫差均較大，容易產(chǎn)生裂縫。對(duì)于超長(zhǎng)地下室砼結(jié)構(gòu)，如果采用傳統(tǒng)的施工方法，每隔3040設(shè)置一條后澆帶來(lái)解決砼的開裂問題，會(huì)導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)，后澆帶的清理及澆搗也非常麻煩，處理不好極易導(dǎo)致地下室滲漏，此外，后澆帶不封閉，則需一直進(jìn)行施工降水，也會(huì)導(dǎo)致工程費(fèi)用增加。 結(jié)論 對(duì)于超長(zhǎng)地下結(jié)構(gòu)中所存在的問題，針對(duì)問題的實(shí)質(zhì)進(jìn)行分析，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ虒?shí)際進(jìn)行解決，就能夠建設(shè)處合格的建筑產(chǎn)品。本文所提出的方法只屬