浅析地下车库结构设计中的裂缝控制问题

浅析地下车库结构设计中的裂缝控制问题

郝志雄

河北建研工程技术有限公司， 河北 石家庄 050227

摘要：随着建筑设计的逐渐发展和城市建筑空间的不断扩大，近年来地下工程越来越多，设计中出现了许多问题，特别是裂缝。“混凝土结构设计规范”(GB 50010-2002)确定了膨胀缝的间距，但由于实际的连接设置，很难实现无缝衬层结构。因此，在实际设计中，设计者尽可能地设定「否」或「较少接合」，并采取多种控制间隙的措施。以某小区的地下车库为例，简要介绍了为避免地下室长结构接缝而采取的一些措施，希望能起到吸引有价值的设计和帮助设计者的作用。在此基础上，笔者结合自身多年工作经验，本次主要针对地下车库结构设计中的裂缝控制问题，展开深入论述，所得文献与同行业人员共享，望对行业的前进起到一定的促进作用。

关键词：地下车库；裂缝；结构设计

前言

带梁或不带梁的筏基础通常采用地下车库基础，也有向独立基础添加防水板的做法，但要求防水板在下面铺设，如铺设矿渣或聚苯乙烯板。对于后者的地基设计，应特别重视地基深度的价值，当钢筋混凝土防水底板设计时，由于底板具有一定的刚度，并在下部土体滑移时与地基连接，楼板可起到一定的约束作用，相当于一定厚度的死土的自重。此影响因素有厚度、刚度、钢筋、基础间距明显、板与基础的连接结构等。通常，为安全起见，地下室防水底板较厚并配有双层钢结构时，应改变承载力深度，并在确定深度时应考虑防水底板的作用此时，由于防水板既具有水的位移能力，又具有部分地基反力，因此应根据独立基础和防水板基础的内力之和来计算。更为准确的方法是，无论是否有地下水，整个施工都要根据无梁楼盖进行，同时计算独立柱基础和防水板的内力。地下车库防水板通常设计为反向无梁板，无论是独立基础还是桩基，当地下水位较高时，桩或独立基础的地基平面高度和尺寸被认为是防水板加固计算中的无梁板柱盖，计算独立于柱的基础所需的钢筋面积的截面结果，以及在抗水板的滑动荷载作用下，顶部支撑板要求的钢筋面积的截面结果。

1 工程概况

本工程是居民区内的一个公共车库。位于地下一层，结构总建筑面积7983.3m²。由于居住面积的限制，车库东西向长窄，全长364.9m，长度最长伸缩缝没有在整个车库内设置。车库与周边高层建筑之间设置沉降连接，由于高层建筑的扩散，车库与周边建筑之间的沉降无法考虑。

2 地下室混凝土裂缝成因

《混凝土结构设计规范》确定了混凝土结构构件的最大裂缝宽度。过多的裂缝会使钢筋在混凝土中产生严重的腐蚀，降低结构的耐久性。而同时，过大的裂缝破坏了结构的外观，引起了用户的关注。裂缝可分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝可以通过结构计算来控制。产生变形裂缝的原因有多种，如温度变形、收缩变形、地基沉降变形不均匀等。变形裂缝占所有裂缝的80%以上，但仍缺乏相应的变形裂缝控制规范或规定。当前规范以施工长度为唯一控制混凝土裂缝的标准，然后根据大量现场工程研究，施工长度与施工内力不是线性关系，而只是综合影响因素之一对于结构长度小于规范要求的建筑物，楼板现浇、大截面梁、剪力墙和长剪力等高强度结构中的裂缝概率仍然非常高。

3 采取措施

对于混凝土结构的裂缝控制，设计中通常采用“抗力”或“释放”的方法。2019年版《国家土木工程设计技术措施》提出了以下方法。a.提高对温度有较大影响的零件的构件配筋系数；b.压实屋面隔震层；c.将顶部层分割为几个较短的区段，例如调整屋顶嵌板的比例，在结构顶部采用叉节调整等；d.采取特别的预应力措施；e.在适当的位置设置导针；f.在混凝土中加入适量的微裂缝剂和减水剂，采用低收缩水泥，降低水泥用量和水灰比，注重石料粒径分布的合理性。根据上述方法，本工程采取了相应措施，实现了裂缝的最佳控制。

3.1 后浇带设置

浇铸后的浇带配置是更换固定伸缩缝的常用方法，效果优于以往的经验。但是，在实际过程中存在两个主要问题。第一，浇铸后很难清理车道上的垃圾，防水质量差，后期可能会出现两处裂缝。第二，浇铸后浇带的设置不应太长。本工程设计过程中，沿地下水位站板、外墙地下室和横梁顶部板设置后浇带，向东30米。浇铸后的条带承载力是两个月后高强度混凝土浇筑的l米，养护得到加强。本工程为了在两个月内对浇铸后的钢带两侧混凝土进行全面变形，达到“放出”的效果，没有根据一般工程实践，在浇铸后的钢带两侧设置附加短杆。

3.2 屋面板及墙体的裂缝控制

本工程所在区域全年变化明显，温差大，冬季，冻土厚度约为500mm，地下车库复土厚度仅为1m，本工程最大长度为365m，还没有缝合，所以在这方面没有相应的经验。因此，对屋顶板和墙采取了有针对性的措施。第一，通过修改立面，将屋顶板分为几个相对较短的部分。从一方面来说，可以控制顶板的相对长度来控制裂缝；另一方面，屋顶的下降面积主要由住宅管道通过的部分控制，避免了由于局部管道埋深而造成屋顶整体下降而导致车库楼板高度不足的问题。第二，每隔40m或是设置分岔柱，并将分岔柱设置在底板上，进一步将顶板划分为30m范围内，基本控制顶板的各个部位，满足地下工程中设置伸缩缝的规范要求。但应注意，此时应考虑温度应力对支撑梁(墙)的影响，计算应与正常应力相结合。对于墙体裂缝的控制，初步考虑是采用预应力方案，通过有针对性地设置预应力钢筋，并通过使用弹簧来平衡混凝土收缩引起的拉应力。从而达到了减小伸缩缝和控制裂缝的目的。伴随着张拉锚固技术的发展，预应力施工难度大大降低，更容易人为地控制整个地下室混凝土的应力分布。该项目的预应力方案虽然因实际原因而未被采用，但作为一种较好的措施，预应力的应用应得到设计者的充分重视。本工程最终采用“释放”法控制墙体裂缝，在连续墙长超过30米的地方控制了80mm的侧壁裂缝，使部分破坏对控制连接的两侧添加400×500横梁，提高了两侧的稳定性。防止漏水，采取了嵌入水限制器和添加密封材料等双重措施。

4 地下车库超长的处理

由于地下室的防水问题，这种类型的建筑通常没有永久的延伸连接，而且相邻的地下车库太长，这种情况非常常见，有些可能达到200米或更长。解决此问题的方法必须基于结构的合理布局、足够的温度应力分析和计算，并辅之以结构设计中的相应结构措施。适当提高地下室屋顶上分散钢筋的钢筋比例；高层建筑地下室外墙的构造应满足水土压力和侧向土压力的承载要求，且竖向钢筋和水平钢筋的钢筋比例不应小于0.3%，间距不应大于150mm，底板、侧墙和屋顶的混凝土强度应为C30或C35，且不可穿透为P8。必须加强对施工过程的控制，接受低水化热水泥品种，控制配合比，做好混凝土的浇筑和养护工作。此类建筑的另一个特征是，主建筑与地下室之间的高度和荷载差异很大，导致了不均匀的居住环境。除了在基础设计中选择具有小的不均匀沉降的基础形式之外，编辑和减少不均匀沉降的有效方法还包括在主建筑和地下车库之间设置后间距。同时，在干净的地下车库中设置了加热带或延伸的钢筋带，以解决长期的地下车库问题。设置的原则是:后固带和膨胀带的设置间隔为30~40m，后固带和膨胀带的混凝土收缩补偿率必须高于混凝土的周围强度等级，并且其膨胀率和收缩率受到限制，以满足相关规范的要求。只有这样，才能有效地控制和减少混凝土裂缝，并且无需永久膨胀连接即可实现超长地下室结构。

5 总结与讨论

该项目目前已完成一年，大雨过后，到处都没有出现裂缝和渗水现象，各项措施切实有效，为该领域的类似项目积累了一定的经验。

参考文献

【l】王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法【M】.北京：中国建筑出版社．

【2】全国民用建筑工程设计技术措,施(2009年版)【M】.北京：中国计划出版社．