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摘要：文章介紹的工程為街坊路地下空間設計，為超長結構，闡述了針對此超長結構的處理措施及溫度應力計算分析。通過分析，認為此超長結構在結構設計和技術施工中是可行的。
關鍵詞：框架結構；超長結構；溫度應力；裂縫控制
本項目系鄭州某金融中心外環項目縱向街坊路的地下空間層建設，共計16條縱向街坊路地下空間，是整體開發地下空間的組成部分，與外環建筑群的地下空間相結合，形成一個立體組合、整體連通、共享高效的地下空間。連接相鄰單體建筑物地塊的同時，提供一定停車空間，是功能所屬單體建筑物地下空間的一部分。縱向街坊路地下空間各地塊長邊約84m～111m，短邊6.8m～20m。地下4層，埋深18.8m，各層層高分別為地下四層4.02m，地下三層4.8m，地下二層4.0m，地下一層6.03m。
1結構體系與超長結構分析
1.1結構設計參數工程結構設計使用年限為50年，設計耐久年限50年。工程建筑結構的安全等級二級。本工程建筑抗震設防類別為標準設防類。工程采用鋼筋混凝土框架結構體系，框架抗震等級為三級。本工程地基基礎的設計等級為甲級。
1.2超長結構分析本工程地下空間部分分為6個組團，每個組團包含2~4個地塊成為一個單獨的地下室結構，聯系各組團的外環路與組團地下室的連接方式，采用設縫聯通口的形式。6個組團中最長的結構地下室外側弧線長度在550m左右，屬于超長結構。
2超長結構處理措施
2.1沉降分析。本項目結構沉降變形主要通過控制絕對沉降量的大小來減小結構相對沉降差，在結構統一技術措施中要求各單體的計算最大沉降不大于80mm。根據過往的工程經驗，單體結構的沉降最大點一般為塔樓核心筒的中心位置，然后向周邊逐漸減小，單體本身的計算沉降差一般為20mm~30mm，且本工程根據地勘報告土層壓縮模量計算的沉降量與建筑物實測的最終沉降量相比偏大，因此控制計算最大沉降能有效減少結構的差異沉降。通過設置灌注樁將結構荷載盡量擴散到深層土層，利用樁底較硬的持力層及下臥層的高壓縮模量，可以減少結構的最終沉降量。同時為確保無不均勻沉降，本工程底板厚度加大以進行加強處理，取700mm。同時拼合各地塊結構模型，整體計算超長結構的溫度荷載，計算變形沉降，使整體結構設計達到指標要求、控制沉降和變形。
2.2溫度變形分析。本工程結構超長的溫度變形主要通過構造措施來保證。①地下室結構本身的溫差較小，且地面有覆土或上部結構存在可作為地下室結構的保溫層，因此結構的溫度變形相對也較小。②地下室頂板標高變化一定程度上減小了結構外表面的單一長度，各單體地下室頂板在建筑內部的長度一般僅有100m，在此范圍內的結構溫度變形量非常小，通過工程實踐經驗，一般不需要特別處理都能滿足要求。③本工程采用膨脹加強帶的方式給混凝土結構增加預壓力，可有效抵御溫度應力的拉力。采用膨脹加強帶的方式可兼顧施工階段（解決混凝土水化熱，凝固收縮變形產生的拉應力）和使用階段（解決溫度變化產生的拉應力）的問題，施工階段通過加強帶分隔大板，采用分倉澆注的方式解決施工應力，使用階段通過膨脹劑及加強帶提供預壓應力抵消或部分抵消溫度應力。
2.3裂縫控制分析。工程需考慮溫度的影響，為控制裂縫，主要采用構造措施。①提高結構構件配筋率，基礎底板及樓板均提高構件最小配筋率，并采用雙層雙向配筋，配筋率為0.3%左右，梁的腰筋配筋率，控制在每側0.20％；并且腰筋的間距控制在150mm以內。墻體的水平鋼筋配筋率每側0.25%左右，鋼筋間距為100mm~150mm。②外環市政路段與地塊交界處也進行加強，由于外環市政路段采用厚板結構，板厚約600mm~800mm左右，而地塊內采用普通梁板結構，板厚約120mm，為確保厚板支座彎矩在交界面支座處能有效傳遞，因此要求地塊在外環相鄰跨的板厚不小于400mm，同時市政路厚板與地塊樓板進行加腋處理。外環路與地塊交界處采光井及大開洞周邊板厚及配筋同樣加強處理，以控制裂縫?；炷帘旧泶嬖谥逃械娜觞c—抗拉強度低、抗裂性差、韌性小等，因此也限制了混凝土性能的充分發揮。本工程在地下室迎水面如頂板、底板及地下室外墻等位置，在混凝土中添加抗裂纖維（如聚丙烯纖維），以此來提高混凝土抗裂性。
3組團內溫度應力分析
針對本工程超長現狀，進行溫度應力計算。計算時，需考慮混凝土徐變、界面裂縫以及覆土深度對溫度應力的折減，按超長結構進行溫度應力計算。
3.1溫差分析。根據《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）附錄E.5，查得鄭州市基本氣溫：最低為-8℃，最高為36℃。根據此規范第9.3.2條的條文說明：對地下室與地下結構的室外溫度，一般應考慮離地表面深度的影響。當離地表面深度超過10m時，土體基本為恒溫，等于年平均氣溫。鄭州年平均氣溫為14.7℃。因升溫會在混凝土中產生壓應力，計算時可不考慮。本工程計算降溫產生的拉應力。本工程B1頂板距離地表深度為0.85m，按線性插值計算，此處土體最低溫度為14.7－[14.7－（－8）]×9.15÷10=－6.1℃，無采暖，B1層頂板最低溫度取值：-6.1℃。同樣根據線性差值計算方法，計算得出各層板的最低溫度取值分別為：B2層頂板5.2℃、B3層頂板13.9℃、B4層頂板及底板14.7℃。本工程后澆帶封閉按60d考慮，根據MIDASGEN2014計算得出，混凝土60d收縮應變約130×10-6，極限收縮應變約294×10-6，收縮等效溫差為16.4℃。徐變折減系數取0.30?？紤]混凝土開裂后剛度降低，剛度折減系數取0.70。施工時控制合攏溫度不高于20℃，計算取合攏溫度＝20℃。根據公式：負溫差＝[(混凝土最低溫度－合攏溫度－收縮等效溫差)×0.3－日溫差]×0.7，計算得出結構各部位負溫差如下：B1頂板：負溫差＝－8.9℃B2頂板：負溫差＝－6.6℃B3頂板：負溫差＝－4.7℃B4頂板及底板：負溫差＝－4.6℃
3.2溫度應力計算分析。本工程采用了MIDASGEN軟件將三個單體的結構模型拼合后對于B2層頂板及B1層頂板的溫度應力進行計算分析。3.2.1B2層頂板整體溫度應力計算通過圖2～圖5所示，B2層頂板薄弱處采光井開洞區域附近溫度應力取0.6N/mm2，采光井周邊板厚加厚，取400mm，每米范圍內總的拉力為：0.6×400×1000=240000N,對應樓板配筋240000/360/2=333,即雙面雙向各附加8@150即可，采光井周邊區域按配筋率雙面雙向0.3%控制，可滿足結構計算和溫度應力計算附加共同要求。單體內板厚120mm，溫度應力取0.8N/mm2，對應樓板雙面雙向附加8@200即可，同樣按0.3%配筋率控制，即可滿足要求。3.2.2B1層頂板整體溫度應力計算通過圖6～圖9所示，B1層頂板薄弱處采光井開洞區域附近溫度應力取1.0N/mm2，采光井周邊板厚加厚，取400mm，每米范圍內總的拉力為：1.0×400×1000=400000N,對應樓板配筋400000/360/2=556,即雙面雙向各附加10@200即可，采光井周邊區域按配筋率雙面雙向0.3%控制，可滿足結構計算和溫度應力計算附加共同要求。單體內板厚250mm，溫度應力取1.4N/mm2，對應樓板雙面雙向附加10@200即可，同樣按0.3%配筋率控制，即可滿足要求。
4結語
綜上所述，本項目的超長地下室結構設計和施工在技術上是可行的，后續設計中切實把控設計指標，施工單位在施工中嚴格按施工規范要求施工，在施工過程中控制混凝土的澆筑時間和澆筑溫度，采取措施減少水化熱對混凝土構件的影響，確?；炷琳駬v密實并加強養護，以減少混凝土收縮和溫度應力對結構帶來的不利影響。同時在施工中加強監測，以確保本工程項目的順利實施。
參考文獻
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作者:馬昭宇 單位:華東建筑設計研究院有限公司 華東都市建筑設計研究總院
