不均匀沉降及温度作用下超大尺寸地下车库裂缝控制研究

发布时间：2020-08-12 11:23

【摘要】：超大尺寸地下车库能兼顾城市综合体项目对建筑使用空间及功能多样化的需求,在城市更新项目中得以广泛应用。在相关设计规范中,对多栋高层建筑与地下车库存在一定刚性连接的结构形式缺乏整体考虑,且一些大型综合体项目在设计长度上远超相关规范限值,不均匀沉降及温度作用极易导致结构开裂。本文通过有限元方法对超大尺寸地下车库裂缝产生的规律进行了研究,主要工作及成果如下:(1)采用ANSYS有限元软件分析了不均匀沉降对超大尺寸地下车库结构开裂的影响。发现将主楼与地下车库进行整体设计,采用筏板基础连续布置,并对基础板采取加厚加筋措施可以降低结构沉降差,避免不均匀沉降导致的结构开裂。地下车库边缘、楼座与车库连接处均为拉应力较为集中的易开裂区域,应配置防裂钢筋进行重点加强。(2)对车库底板和顶板进行了基于跳仓法施工过程的温度-应力耦合分析,分析得出:地下车库板件在水化反应过程中先升温后降温,所产生的内外温差及前后温差均会导致板件产生温度应力,需做好保温养护措施以防止开裂;地下车库板件在浇筑后先受压后受拉,其裂缝发展情况主要受到降温速率的影响;采用跳仓法浇筑后板件温度应力仍大于混凝土抗拉强度标准值,可设置后浇带释放混凝土板中心区域温度应力,配置抗裂钢筋抵抗混凝土板边缘拉应力,形成“以放为主,抗放兼备”的裂缝控制方案。(3)从设计构造的角度出发,结合本工程实际情况对可能采用的裂缝控制措施进行了有限元模拟。结果表明:布置膨胀加强带和诱导缝可以在一定程度上增加超大尺寸地下车库的设缝间距。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU755.7;TU94
【图文】：

(b) 地下车库平面图图 2-1 高层建筑及地下车库示意图工程采用桩筏基础，桩径 700mm，桩长 17m，共设桩 1163 根。基础垫用 C15 混凝土，顶板、顶板梁、框架柱及地下室外墙采用 C35 混凝土，地底板及基础采用 C30 混凝土，桩位布置平面图如图 2-2 所示。

图 2-2 桩位布置平面图地下水位于自然地面以下 2.5m 到 7.0m，工程主要持力层为卵石，根据岩土工程勘察报告得知，量测钻孔最大揭露厚度为 15m。由于持力层深度较大，两侧钻孔未能钻透，可参照均匀地基进行考量。自基础顶部向下依次为：6.85m的粉土层，2.57m 的细沙层，6.81m 的圆砾层，6.09m 的卵石层 1，3.64m 的卵石层 2（所取厚度为各层平均厚度）。取卵石为层 2 相关参数为岩土参数计算值，即端承桩的地基承载力特征值为 320kPa，各岩土层承载力指标如表 2-1 所示。

(a) 局部有限元模型选取位置 (b) 局部有限元模型图 2-3 高层建筑位置示意图及局部有限元模型在有限元软件中模拟共同作用的方法有以下两种：一种是使用有限元 MPC方法建立地下车库与地基基础的共同作用模型，建立被约束节点与约束节点间的线性链接，以解决有限元单元种类选取及单元划分大小不一致的问题，为复杂模型的单元划分扫清障碍。另一种是通过建立地下车库与地基基础间的超单元和线性相关点，以模拟地下车库与地基基础间的共同作用。考虑到基坑支护的影响，选择基坑周边外扩 10m 范围为影响范围，依据是四周土体的计算沉降量，通过具体的算例来确定地基土平面尺寸范围，最大土体沉降值在地基土平面尺寸边缘处应小于允许值。计算结果表明上部荷载对地基沉降影响较小，说明范围选取较为合理。根据《建筑地基基础设计规范》中公式 Zn=b(2.5-0.4lnb)的规定，地基压缩作用深度取 25m，并在四周设置水平位移约束以模拟基坑边缘约束作用。分析过程主要考虑 2-3 图中 1#高层住宅与临近 3 跨地下车库相互作用的数

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本文编号：2790468