中潤世紀城結構設計
日期：2021-03-05
山東省輕工業設計院高瑞云高繼兆
[提要]本文通過介紹“中潤世紀城”工程的結構設計，著重闡述了巖石地基上交梁基礎的防裂措施、高樓與裙房不設永久性變形縫的處理方法以及大體積砼的抗裂措施等，供設計參考。
[關鍵詞]基礎設計裂縫控制膨脹帶后澆帶短肢剪力墻
一、工程概況
中潤世紀城小區是山東中潤置業有限公司投資興建的高檔住宅小區，小區位于燕山立交以東，東關大道以北，漿水泉路以西，交通便利，環境優美，是人們理想的居住場所。
該小區由10棟高層建筑及多層商場、會所、辦公等組成。場區尺寸為：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、基礎設計
1、工程地質條件
本區工程地質自上而下依次為：
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，地基承載力設計值，fk=150kpa。
③碎石土：母巖為灰巖，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，地基承載力設計值fk=350kpa。
④強風化泥質灰巖：灰黃色，泥晶結構，塊狀構造，局部強烈風化呈土狀，會少量母巖硬塊，層厚為1.10~2米，地基承載力設計值fk=300kpa。
⑤石灰巖：巖石堅硬，致密，細晶結構，中厚層構造，巖芯呈柱狀，最大揭露厚度12米，最大揭露深度15.2米，地基承載力設計值fk=1500kpa。
2、基礎設計
該小區面積較大，整個地下工程設計采用大面積不設永久性變形縫方案，根據以上地質情況，以第五層石灰巖作為地基持力層，該土層承載力高，較穩定，沉降量小，節約了工程投資，車庫部分采用鋼筋砼獨立基礎。
主樓基礎采用鋼筋砼交梁基礎，由于主樓基礎長度較大，盡管正常工作狀態下基礎埋入土中，受環境溫度的影響較小，且不敏感，不易產生干裂，但在施工期間和施工完畢后一段時間，構件暴露于空氣中，其變形受環境影響較大；另一方面巖石地基與砼基礎間形成較強的粘連和嚙合作用，限制了構件的“自由”伸縮，使構件中產生較大的拉應力而開裂，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主樓條型基礎不設永久變形縫（沉降縫、溫度伸縮縫）及豎向施工縫，每隔15米左右設后澆UEA加強帶，后澆帶寬1200，兩周后澆帶內砼，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力。
②增設滑動層，基礎砼墊層直接做在巖石頂面，墊層施工完畢后，在其頂部設置滑動層，滑動層構造采用一氈二油，鋪完油氈后再施工基礎砼，利用油氈的滑動減少砼收縮應力。
③在巖石高低錯落處設置施工縫。
④避免結構突變，產生應力集中，在交梁轉角處做成斜角，并沿斜角設構造鋼筋，孔洞周邊設構造加強筋滿足抗裂要求。
三、上部結構設計
1、地下室、車庫的設計
由于場地和主樓布置較規則，柱網布置規則且均勻，結構型式采用框架結構，樓板采用寬扁框架梁加井字次梁結構，以降低結構高度從而有效地增加建筑凈高。
2、主樓設計
主樓采用短肢剪力墻結構，剪力墻根據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，以使結構有較好的抗側移能力和抗扭轉能力，剪力墻和框架梁交接處設約束端柱或框架柱，剪力墻樓層標高處框架照常通過，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鍵部位，防裂設計采取了以下措施：
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外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養護的費用。
②優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設后澆膨脹帶。后澆帶位于主樓與車庫相交處主樓四周外側，帶寬2米（個別尺寸較小的部位尺寸略有不同），設此后澆帶解決砼收縮變形問題，砼內摻加10%的膨脹劑，并設縱橫膨脹帶，間距20米左右，帶寬1米，膨脹帶砼內摻加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護并及時覆蓋，地下室四周及時回填，以減小環境溫度的影響。對于主樓，55m左右設一道伸縮縫，當主樓長度超長小于10米時，為了確保結構不開裂，在砼中摻加膨脹劑，并在主樓屋頂上表面增設抗裂鋼筋網并加厚保溫層。
實踐證明，采取上述措施后，整個工程從主樓到地下室，均未產生過大裂縫，防裂效果良好。
四、結語
實踐證明，較好的選擇建筑材料和骨料的優化級配，選用優質的膨脹劑和防裂聚丙稀纖維，合理的結構設計及構造措施，能夠解決大體積現澆鋼筋砼梁板裂縫問題，很好地保證了工程質量。
主要參考資料：
1、王鐵夢《工程結構裂縫控制》中國建筑工業出版社1997
2、《建筑抗震設計規范》GB50011-2001
3、《砼結構設計規范》GB50010-2002
4、《鋼筋砼高層建筑結構設計與施工規程》JGJ3-91
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