高层建筑地下室剪力墙裂缝分析与控制

薛理更

（阳光城集团福州公司　福建　350001）

高层建筑地下室剪力墙裂缝分析与控制

薛理更

（阳光城集团福州公司福建350001）

高层建筑地下室剪力墙由于各种因素的影响，常常会出现裂缝问题，严重影响了建筑结构的稳定和安全，因此必须积极采取控制措施进行控制和处理。本文简要探析了高层建筑地下室剪力墙出现裂缝的主要原因，并阐述了裂缝控制措施。

高层建筑；地下室；剪力墙；裂缝

引言

随着经济的飞速发展，高层建筑的数量日益增加。一般来说，高层建筑垂直高度较高，为了保证建筑的稳定性，施工过程会运用大量水泥；同时高层建筑地下室剪力墙长度较长，容易受到各种约束，引发裂缝问题，严重影响到建筑整体结构的整体性和强度，甚至破坏结构的防水、耐水性。因此，结合高层建筑工程的实际情况，必须不断改善和优化施工技术，最大程度地控制高层建筑地下室剪力墙裂缝，为人们提供一个安全、舒适的居住环境。

1　裂缝形成的内部机理分析

1.1局部约束对裂缝的影响

建筑结构一般通过整体建立模型来验算，在整体建模验算下，高层地下室剪力墙抗渗及耐久性均需要满足设计要求。而实际施工中，混凝土浇筑一般为分段或分层浇筑。地下室剪力墙凝结硬化中，受到模板的约束，形成对混凝土剪力墙的压力。凝结硬化后，混凝土又因失去水分而发生收缩。拆除模板后，剪力墙大面积处于自由状态，来自于两边柱的竖向约束，来自顶板上部的约束导致混凝土墙体硬化不均匀而产生裂缝。

1.2柱与墙变截面的影响产生的裂缝

地下室剪力墙墙体混凝土浇筑时，由于底板刚度大而受约束。早期混凝土呈现压应力，后期混凝土温度下降，混凝土收缩产生拉应力。拆除摸板以后，边界条件对混凝土构件的变形产生约束，混凝土构件产生刚度差异，使混凝土变形不协调。从裂缝分布情况看，剪力墙与柱交接处及柱距大于6m的剪力墙，裂缝占90%，这是由于柱与墙变截面处极易产生收缩应力集中，柱距大的墙由于收缩应力较大，极易产生裂缝。

1.3膨胀剂及钢纤维对裂缝的影响

混凝土中加入钢纤维起到防止裂缝发生和扩展的作用。改善混凝土抗渗性能，纤维丝的加入防止了裂缝龟裂的产生，而本工程中裂缝为墙体竖向裂缝，呈现基本垂直捎带坡度形状，其原因在于混凝土中的干缩应力超过了混凝土的抗拉强度所导致裂缝的产生。

2　导致裂缝的外力作用

2.1温度因素

如果混凝土表层与内部存在较大的温差，在凝固过程中极易出现裂缝。一些昼夜温差较大的地区，剪力墙因温度的变化而产生变形，一旦混凝土最大应变力无法与温度应力抗衡，混凝土结构就可能产生裂缝，且裂缝尤其会分布在墙体最大约束应力位置。一般情况下，就地下室剪力墙来说，其外侧两端所受到的约束应力较小，而中间位置承受的约束应力很大，因此导致中间位置总是出现裂缝。

2.2水化热因素

高层建筑工程中常会使用大体积混凝土，其中的水泥发生水化热，导致混凝土内外热量散发不同步，使得内外温差拉大，极易出现裂缝。另外，在外墙连体和框架柱之间的节间，框架柱中的大体积混凝土类似一个巨大发热源，而外墙连体由于薄暴露在空气中，散热较快。但是当水泥发生水化热膨胀，地下室剪力墙墙体的温度会随之下降，这样一来，连接构件的温差变化导致混凝土发生不同步变形，因而在墙体和柱子之间产生裂缝。

2.3干燥收缩

而当混凝土的表面收缩，但内部却没有同步干燥收缩，反而保持原有体积，这时候混凝土表面就会因为内部约束而产生拉应力，如果此拉应力大于混凝土本身的抗拉强度，混凝土表面就会产生裂缝。

3　高层建筑地下室剪力墙裂缝控制

3.1针对混凝土内部因素采取的措施

3.1.1采用补偿收缩混凝土

通过在土壤中掺加微膨胀剂补偿混凝土的收缩。对于大于等于C50的墙体，以取30～50kg/m3的UEA膨胀剂取代水泥，混凝土膨胀率应提高一级，控制其膨胀率为0.025%，可在混凝土内建立0.1～1.0MPa的预压应力，混凝土剪力墙不开裂的理论值应为混凝土的收缩值与混凝土的膨胀值只差，其差值应小于混凝土的极限拉应变。

3.1.2合理设置后浇带

“抗放兼备，以放为主”为后浇带的设置应遵循的设计原则。释放大部分的约束应力，然后在混凝土缝中填入用以抗衡残余应力的膨胀，达到设计要求的密实效果。

3.1.3设置混凝土膨胀带

由于混凝土添加膨胀剂后的变形与早期变形不会完全一致，设置补偿收缩混凝土膨胀带，应采用比浇筑混凝土高一等级的混凝土，并设置在建筑物混凝土收缩应力发生的较大部位，来提高混凝土的密实度，增强连续浇筑混凝土的强度、抗裂和防渗性能，实现混凝土连续浇筑无缝施工。根据实际工程经验显示，一般超过60m应当设置膨胀加强带。

3.1.4合理设置暗梁、柱，控制裂缝发生

在墙板顶部和腰部合理设置暗梁，并适当增设暗柱，使混凝土剪力墙的横、纵向间距缩短，起到“模箍作用”，减少混凝土剪力墙体墙体横向拉应力集中，防止剪力墙开裂。

3.2针对混凝土外部因素采取的措施

3.2.1减少混凝土水化热

为了最大程度减少混凝土中的水泥材料发生水化热，可以采取以下措施：①在混凝土入模之前，先用布袋或者草袋将其包裹起来，并向袋子上洒水，以降低混凝土的出盘温度和入模温度。②地下室剪力墙混凝土的浇筑工作必须连续、分层进行，浇筑的每层高度约为400mm，混凝土振捣时间应控制在15～25s之间，振捣间距应控制在300～400mm之间。③混凝土浇筑完成后，首先应让混凝土要带膜保温，6d后将模板拆除，再及时洒水养护15d。

3.2.2加强混凝土养护

对于昼夜温差较大的地区，剪力墙为竖向构件，养护较为困难，地下室外剪力墙混凝土出现裂缝较为普遍。保持模板的充分湿润、连续循环浇水养护，显得尤为重要。混凝土达到一定拆模强度后，松开对拉螺栓，模板与混凝土之间的界面可以存储少量水，带模浇筑养护14d。拆模后及时覆盖进行湿养护至混凝土达到龄期，保证混凝土强度健康快速增长，以尽量减少墙的表面收缩裂缝。

3.2.3控制混凝土的坍落度

在泵送混凝土过程中，施工人员要严格按要求，控制混凝土中水泥用量和水量之间的比例，从而减少混凝土快速干裂和收缩发生的概率，并且在地下室剪力墙混凝土的浇筑过程中，要严禁施工人员随意向混凝土中添水。

4　工程实例

4.1工程概况

本文以某写字楼工程为例，分析了高层建筑地下室剪力墙裂缝的控制。该工程总建筑面积为24300m2，包括地上13层和地下3层。地下室剪力墙长度是60m，混凝土的强度等级是C55，结构的抗渗等级是P10，深基坑工程深度是12m，地下室防水等级是Ⅱ级，现已经浇筑完毕。写字楼地下室外墙的混凝土浇筑施工，严格按照施工方案的规范进行。因为施工季节在夏季，温度高达39℃，最低达到16℃，缺少对混凝土剪力墙的日常养护。

写字楼地下室拆模后出现裂缝情况，且裂缝多为竖向裂缝，长度从1～3m不等，如图1所示。

图1　剪力墙裂缝示意图

由于写字楼建立在沿海城市，土壤湿度相对较大，地下水位偏高，所以地下室剪力墙裂缝会对防水造成影响，影响地下室的使用。

4.2地下室剪力墙裂缝的处理

地下室剪力墙出现的裂缝，可能会带来漏水隐患，影响地下室的使用。工程将针对这个问题，采取具体的裂缝处理措施。就该工程而言，可以采用聚氨酯防水涂料进行裂缝处理。

（1）处理基层时，首先要进行清理工作，以保证基层表面的清洁程度以及平整和结实。

（2）使用聚氨酯密封胶对基层的阴角部位进行倒角施工处理。

（3）在对细节的处理上，要确保与基层相连接的所有构件、管件牢固严密，杜绝构件松动等问题。

（4）细节处理结束后，需要对裂缝进行两遍涂膜施工。涂膜技术需要注意涂刷的手法，力求涂刷痕迹均匀整洁，不要出现局部沉积，影响平整度。另外还可以通过要多次涂刷，防止在涂料与基层间存在气泡。

（5）进行二次涂刷时，应与第一遍涂刷时方向垂直，注意事项同上。待涂料干燥后，再进行第二次涂刷，直到涂刷曾厚度达到2.00mm为止。最后再在涂刷层上开展第二次涂膜工序和面层涂膜工序。

（6）防水层的施工完成之后，必须进行两次试水检验，并在两次试水的过程中对保护饰面层进行适当合理的施工。

（7）防水层的验收工作未必要等到施工完成，而应当与涂刷等施工工序同时进行，这样可以保证随时发现问题，并且随时采取措施解决问题。

（8）施工现场应该派有施工员及质检员跟班检查，保证每一道工序的质量，在达到合格标准后才可以开始下一道工序。这样不但能够及时解决问题，还能够在一定程度上减少问题发生概率，使施工过程更加顺利。

5　结语

高层地下室剪力墙出现裂缝是目前建筑工程质量中的通病，需通过合理施工进行控制，并采取针对性措施提高混凝土耐久性。混凝土的相关理论可以应用到很多其他的实例中，但是也要注意依据不同工程的具体情况来制定处理方案，在日后更好地处理地下室剪力墙裂缝问题，从而提高工程质量。

[1]王井超.地下室剪力墙结构混凝土裂缝的探讨[J].门窗，2012（2）：82～83.

[2]崔淑梅，赵志新.某工程地下室剪力墙裂缝的原因分析及处理[J].山西建筑，2010，36（12）：137～138.

[3]孙希军，黄双喜.某高层地下室剪力墙裂缝的分析与处理[J].城市建筑，2005，35（3）：95～97.

TU973.16

A

1673-0038（2015）23-0054-02

2015-5-21