王阳
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摘要： 近年来，城市发展除了向高度要空间外，也在向地下发展；很多城市在发展地下轨道交通的同时，结合轨道交通站点周边商圈，开发地下空间，解决了繁华商圈停车困难及交通拥堵等问题。本文以某城市地下空间开发为例，讲述了该地下空间开发项目的结构设计。
关键词：地下空间结构设计;?反应位移法;?超长结构;
本文以某城市地下开发项目为载体，采用反应位移法计算了该地下空间结构的地震作用，并讲述了该结构采取的抗震措施及结构超长采取的处理措施，为类似项目提供参考。
1 荷载
结构计算时考虑恒载(包括自重、地层压力、水压力及浮力、混凝土的收缩与徐变作用等)荷载、可变荷载(路面行车荷载、路面人群荷载等)以及偶然荷载(地震作用和人防荷载)；结构设计时，按照对结构整体或构件可能出现的最不利组合进行计算。
2 反应位移法抗震计算
抗震计算模型：本工程为长条形地下结构，结构分析选择为平面应变分析模型，采用反应位移法计算抗震。
其横截面的等效侧向荷载为由两侧土层变形形成的侧向力p(z)、结构自重产生的惯性力及结构与周围土层间的剪切力τ三者的总和)。
按《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)附录E计算位移分布，并由用户输入Umax。
每个反应位移工况中的等效荷载分为两组，第一组荷载为各工况下土对地下结构外墙的侧向推力p(z)，按墙面外荷载方式，加载在超单元内的各单元上；第二组荷载为地下结构顶部受土的剪应力τ。
场地设计地震动峰值位移Umax=0.04m(《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB50909-2014表5.2.4-1)
设计地震作用基准面得深度H=30.5m(《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB50909-2014第6.1.3.4条)
3 计算结果
3.1 柱轴压比控制
本工程柱截面按照轴压比最大限值无地震组合下采用0.95、地震组合下采用0.85的原则进行设计。
3.2 梁板、柱、墙构件计算
各构件选取控制组合内力并进行配筋设计
(1)无梁楼盖柱上板带及跨中板带
整体有限元模型中，构件设计控制组合为静力恒、活荷载组合；结构重要性系数取1.1。
楼板设计模块中，构件按照恒、活荷载组合，调整该模块中的选项结构重要性系数取1.1，并考虑支座条件进行计算。
无梁楼盖柱上板带及跨中板带设计核对上述两个模型计算结果并控制裂缝进行配筋设计。
(2)柱帽冲切：柱根、柱帽、托板抗冲切设计控制组合为均静力恒、活荷载组合；结构重要性系数取1.1。
(3)柱框架柱内力及配筋设计由地震组合起控制作用；
(4)混凝土外挡土墙：计算外挡墙面外水土压力，计算外挡墙的弯矩、剪力并按裂缝0.3控制进行外挡墙的设计。计算内力时考虑液化影响。
(5)混凝土内墙：整体模型中混凝土内墙内力及配筋设计由地震组合起控制作用；当其垂直于外纵墙且位于楼板开洞部位时，考虑作为外挡墙支座，由水土压力形成的内力进行截面及配筋设计。
(6)基础：柱墙基础选取各控制组合进行设计，采用独立基础(局部筏板)+防水板的形式；抗浮采用增加配重、设置锚杆(局部抗拔桩)的方式。
3.3 包络设计
考虑到本工程沿长江路分成南北两幅，先后施工；结构计算分析时，分别建立半幅模型和整幅模型，进行包络设计。
4 结构超长处理措施
该结构属于超长地下结构，局部为大体积混凝土结构，应采取结构防裂措施。
4.1 材料要求
(1)水泥应优先选用低水化热的品种，不应采用早强水泥。宜选择矿渣硅酸盐水泥或其他能够降低水化热的掺合料混凝土；添加高效减水剂，尽可能降低水胶比；控制混凝土的坍落度，泵送混凝土的坍落度控制在120-160之间。
(2)粗、细骨料的质量(颗粒级配、含泥量、泥块含量、强度、坚固性、碱含量及氯离子含量等)应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52-2006)的规定。其中，粗骨料级配应采用连续粒级。
(3)混凝土的配合比应符合《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)的规定，并经试配确定。
(4)大体积混凝土的骨料、水泥、配合比等尚应符合《大体积混凝土施工标准》(GB50496-2018)的规定。
(5)混凝土强度应按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107的规定分批检验评定。并根据检验评定结果判定混凝土强度是否达到设计要求的强度等级。大体积混凝土等则采用混凝土60d或90d强度作为检验评定指标。
4.2 混凝土外加剂
(1)混凝土中应掺入粉煤灰等矿物掺合料和缓凝型外加剂。矿物掺合料的掺量应通过试验确定，并符合《普通混凝土配合比设计规程》《大体积混凝土施工标准》《粉煤灰混凝土应用技术规范》等国家现行标准规范中的有关规定。
(2)混凝土外加剂：所有混凝土均采用补偿收缩混凝土，同时地下室外墙、底板、迎土面顶板为防水混凝土。补偿收缩混凝土的限制膨胀率和干缩率应符合《混凝土外加剂应用技术规范》第8.3.1条的规定。
(3)对于外墙、底板、迎土面顶板，混凝土中应掺加膨胀纤维抗裂防水剂；对于多层地下结构中的中间楼层，混凝土中应掺加膨胀剂及抗裂纤维；对于地下所有混凝土，应掺加缓凝剂或缓凝减水剂。混凝土外加剂的选用、质量控制及施工、检测等，须满足《混凝土外加剂应用技术规范》的规定。外加剂的掺量应按供货单位推荐掺量、使用要求、施工条件、混凝土原材料等因素通过试验确定，其中膨胀剂的掺量应≥6%，且≤12%。按设计要求的位置留设后浇带；当设计后浇带间距大于40m时，应在中部设置膨胀加强带。
4.3 施工措施
本工程在混凝土浇筑施工前应编制专项施工方案进行施工专项论证。
避免在高温、强日照条件下进行楼面混凝土施工，冬期施工的混凝土入模温度不低于5度。
4.4 养护措施
混凝土浇筑后应及时养护。
按施工技术方案采取有效的养护措施，混凝土终凝后保湿养护不小于14天，并采取有效的覆盖措施；并应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定。对于大体积混凝土的施工，除满足《大体积混凝土施工标准》的规定外，尚应符合《地下工程防水技术规范》第4.1.27条的规定，其浇筑、振捣应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》第13.9.5条的规定，养护、测温应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》第13.9.6条的规定。
4.5 施工构造措施
超长大体积混凝土施工可采取跳仓浇筑、留置变形缝、控制缝以及后浇带等方法。
楼板钢筋设置双排双向钢筋，兼起抗裂作用。
5结语
本工程综合考虑了地质情况、施工因素及结构特点进行结构设计；对于地下结构采用反应位移法进行地震作用计算；考虑施工工序，对结构包络设计；从材料要求、混凝土外加剂、施工措施、养护措施等方面采取了超长结构的处理措施。
参考文献
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