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中潤世紀(jì)城結(jié)構(gòu)設(shè)計
日期:2021-03-05 
  山東省輕工業(yè)設(shè)計院高瑞云高繼兆
  [提要]本文通過介紹“中潤世紀(jì)城”工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計,著重闡述了巖石地基上交梁基礎(chǔ)的防裂措施、高樓與裙房不設(shè)永久性變形縫的處理方法以及大體積砼的抗裂措施等,供設(shè)計參考。
  [關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)設(shè)計裂縫控制膨脹帶后澆帶短肢剪力墻
  一、工程概況
  中潤世紀(jì)城小區(qū)是山東中潤置業(yè)有限公司投資興建的高檔住宅小區(qū),小區(qū)位于燕山立交以東,東關(guān)大道以北,漿水泉路以西,交通便利,環(huán)境優(yōu)美,是人們理想的居住場所。
  該小區(qū)由10棟高層建筑及多層商場、會所、辦公等組成。場區(qū)尺寸為:東西長245m,南北長196m,場地南高北低,高差4m,總用地面積38466.7m2。地下室連通各主樓,地下室層高分別為4.50米、3.60米,地下建筑面積為34516m2;地上建筑10~18層,高度從39.95米~64.286米不等,地上建筑面積85799.2m2,容積率2.23,剖面圖如下。
  二、基礎(chǔ)設(shè)計
  1、工程地質(zhì)條件
  本區(qū)工程地質(zhì)自上而下依次為:
 ?、偬钔粒褐饕獮殡s填土;素填土;褐黃~黃褐色,可塑,松散~稍密,以粘性土為主,層厚0.2m。
  ②黃土:褐黃~黃褐色,硬塑,濕,層厚0.2~2.5米,地基承載力設(shè)計值,fk=150kpa。
 ?、鬯槭粒耗笌r為灰?guī)r,次棱角~棱角狀,粒徑2~5m,含量60~90%,中密,混棕黃色~微棕紅色粘土,局部為灰石,層厚0.2~2米,地基承載力設(shè)計值fk=350kpa。
 ?、軓婏L(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r:灰黃色,泥晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,局部強烈風(fēng)化呈土狀,會少量母巖硬塊,層厚為1.10~2米,地基承載力設(shè)計值fk=300kpa。
 ?、菔?guī)r:巖石堅硬,致密,細晶結(jié)構(gòu),中厚層構(gòu)造,巖芯呈柱狀,最大揭露厚度12米,最大揭露深度15.2米,地基承載力設(shè)計值fk=1500kpa。
  2、基礎(chǔ)設(shè)計
  該小區(qū)面積較大,整個地下工程設(shè)計采用大面積不設(shè)永久性變形縫方案,根據(jù)以上地質(zhì)情況,以第五層石灰?guī)r作為地基持力層,該土層承載力高,較穩(wěn)定,沉降量小,節(jié)約了工程投資,車庫部分采用鋼筋砼獨立基礎(chǔ)。
  主樓基礎(chǔ)采用鋼筋砼交梁基礎(chǔ),由于主樓基礎(chǔ)長度較大,盡管正常工作狀態(tài)下基礎(chǔ)埋入土中,受環(huán)境溫度的影響較小,且不敏感,不易產(chǎn)生干裂,但在施工期間和施工完畢后一段時間,構(gòu)件暴露于空氣中,其變形受環(huán)境影響較大;另一方面巖石地基與砼基礎(chǔ)間形成較強的粘連和嚙合作用,限制了構(gòu)件的“自由”伸縮,使構(gòu)件中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而開裂,特別是在砼初期凝固階段,其變形要求較高而其強度相對較低,這種限制作用將直接導(dǎo)致開裂。為了很好地解決這個問題,采取如下措施:
  ①主樓條型基礎(chǔ)不設(shè)永久變形縫(沉降縫、溫度伸縮縫)及豎向施工縫,每隔15米左右設(shè)后澆UEA加強帶,后澆帶寬1200,兩周后澆帶內(nèi)砼,且在砼中摻加膨脹劑,以此來控制施工期間的較大溫差及以及縮應(yīng)力。
 ?、谠鲈O(shè)滑動層,基礎(chǔ)砼墊層直接做在巖石頂面,墊層施工完畢后,在其頂部設(shè)置滑動層,滑動層構(gòu)造采用一氈二油,鋪完油氈后再施工基礎(chǔ)砼,利用油氈的滑動減少砼收縮應(yīng)力。
  ③在巖石高低錯落處設(shè)置施工縫。
 ?、鼙苊饨Y(jié)構(gòu)突變,產(chǎn)生應(yīng)力集中,在交梁轉(zhuǎn)角處做成斜角,并沿斜角設(shè)構(gòu)造鋼筋,孔洞周邊設(shè)構(gòu)造加強筋滿足抗裂要求。
  三、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計
  1、地下室、車庫的設(shè)計
  由于場地和主樓布置較規(guī)則,柱網(wǎng)布置規(guī)則且均勻,結(jié)構(gòu)型式采用框架結(jié)構(gòu),樓板采用寬扁框架梁加井字次梁結(jié)構(gòu),以降低結(jié)構(gòu)高度從而有效地增加建筑凈高。
  2、主樓設(shè)計
  主樓采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),剪力墻根據(jù)交通核心筒及隔墻的分布并按照“均勻、分散、對稱、周邊”的原則布置,以使結(jié)構(gòu)有較好的抗側(cè)移能力和抗扭轉(zhuǎn)能力,剪力墻和框架梁交接處設(shè)約束端柱或框架柱,剪力墻樓層標(biāo)高處框架照常通過,以形成明確的約束邊框,提高剪力墻的抗震變形能力。
  3、裂縫控制措施
  該工程的平面尺寸超長,設(shè)計采取以下抗裂措施:
  首先,地下室頂板與主樓一層地面板是抗裂的關(guān)鍵部位,防裂設(shè)計采取了以下措施:
  ①用降低水泥用量來降低砼的絕對溫升值,可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低,也可降低保溫養(yǎng)護的費用。
 ?、趦?yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積砼。
  ③采用5~40mm顆粒級配的石子,控制含泥量小于1.5%。
 ?、懿捎弥写稚翱刂坪嗔啃∮?.5%。
  ⑤設(shè)后澆膨脹帶。后澆帶位于主樓與車庫相交處主樓四周外側(cè),帶寬2米(個別尺寸較小的部位尺寸略有不同),設(shè)此后澆帶解決砼收縮變形問題,砼內(nèi)摻加10%的膨脹劑,并設(shè)縱橫膨脹帶,間距20米左右,帶寬1米,膨脹帶砼內(nèi)摻加12%的膨脹劑。
 ?、迵郊泳郾±w維。每立方米砼摻量為0.9kg。
  ⑦砼施工過程中和施工完畢后加強灑水養(yǎng)護并及時覆蓋,地下室四周及時回填,以減小環(huán)境溫度的影響。對于主樓,55m左右設(shè)一道伸縮縫,當(dāng)主樓長度超長小于10米時,為了確保結(jié)構(gòu)不開裂,在砼中摻加膨脹劑,并在主樓屋頂上表面增設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)并加厚保溫層。
  實踐證明,采取上述措施后,整個工程從主樓到地下室,均未產(chǎn)生過大裂縫,防裂效果良好。
  四、結(jié)語
  實踐證明,較好的選擇建筑材料和骨料的優(yōu)化級配,選用優(yōu)質(zhì)的膨脹劑和防裂聚丙稀纖維,合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)造措施,能夠解決大體積現(xiàn)澆鋼筋砼梁板裂縫問題,很好地保證了工程質(zhì)量。
  主要參考資料:
  1、王鐵夢《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》中國建筑工業(yè)出版社1997
  2、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001
  3、《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002
  4、《鋼筋砼高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ3-91