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：
①填土：主要為雜填土；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。
③碎石土：母巖為灰?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。
④強風(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。
⑤石灰?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。
②增設(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。
④避免結(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。
②優(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%。
④采用中粗砂控制含泥量小于1.5%。
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。
⑥摻加聚丙稀纖維。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
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