论文部分内容阅读
摘要：我国超长建筑结构越来越多,对其设计的要点较普通结构设计更为复杂的现象,本文简要介绍了超长结构及其可能存在的问题,通过具体的工程实例设计实践分析,探讨了超长结构部分不利影响的控制方法,以期为类似结构设计提供参考。
关键词：超长结构设计；实践；技术探讨
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
引言：
随着我国城市综合体建筑的大量使用、公共建筑和住宅建筑建设的飞速发展,建筑的体型变化越来越多,建设方和建筑师对建筑结构要求也越来越多。超长高层或大柱网建筑不断出现,混凝土强度等级不断提高,施工中大量应用泵送混凝土工艺,使得混凝土超长结构较易出现的温度收缩裂缝呈现逐渐增多趋势。
1．超长结构界定和超长结构可能存在的问题
1.1混凝土澆筑过程中水泥水化热造成混凝土内外温差,继而结构表面产生拉应力,内部产生压应力。当表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度的时候,在混凝土表面就会产生裂缝。此外在混凝土降温阶段时逐渐散热冷却会产生冷缩,再加上混凝土硬化过程中的自身收缩,产生的收缩应力较大,当该应力超过混凝土极限抗拉强度的时候同样会产生裂缝,甚至贯穿整个截面。
1.2环境温度变化使得结构材料自身热胀冷缩,继而产生的温度应力存在于工程使用期间和施工阶段。温度变化和混凝土收缩这种间接作用引起的位移和变形对超静定混凝土结构的约束应力可能会很大,从而导致结构构件的开裂,甚至改变结构的受力形态。
1.3超长结构的另一个问题就是因为结构太长,当建筑场地地质情况复杂时,结构两端的基础持力层可能不同或基础持力层相同而基础埋置深度相差较大时,结构两端的沉降差会很大,如果不设置沉降缝又未采取相应构造措施时,结构就会倾斜或产生裂缝。
2．针对上述超长结构工程的设计方法要点
对钢筋混凝土超长结构最主要的技术难题就是开裂的问题,目前实际工程中一般采取后浇带的方法,但是后浇带虽然能防止混凝土由于收缩和徐变而产生的裂缝却不能防止温度裂缝,而且影响施工工期,给施工带来许多的不便。其利用混凝土前期收缩量较大的性质,在建筑过长的时候,适当距离内对结构影响较小的位置处选择性设置后浇带,一般每隔30m～40m便设置一道,后浇带宽度800mm～1000mm,后浇带混凝土浇灌时间一般在两个月后。在这个期间,两侧的混凝土可以相对自由的收缩,其收缩变形可以大部分完成。但是后浇带只能解决混凝土结硬时期的收缩应力,不能消除温度应力。后浇带内的板筋一般采用直通加弯或者搭接的做法,其内部梁纵筋作法有两种,第一是直通不切断,必须适当加大边跨梁的纵筋配筋率,同时增加该跨梁腰筋,这种做法施工简单,但是存在混凝土硬结收缩会受到一定约束的缺陷;另一种做法是断开梁纵筋,先搭接纵筋,浇筑前进行焊接,这样保证了后浇带两侧混凝土的自由收缩,但也使得施工较为困难,浇筑前要进行梁纵筋焊接,加大了工作量,还不易保证焊接质量,不易检测质量。比较而言,后浇带内纵梁间距较大,后浇带较少穿过梁的情况可选用做法一;后浇带内纵梁布置密集,后浇带穿梁较多情况下选择做法二进行设计。近十年来,采用补偿收缩混凝土的方法来防止裂缝在工程中得到广泛的应用,并取得了良好的效果,使用膨胀剂作为建筑结构裂渗控制的一个有效技术措施,已受到设计施工界的认可,有些科研设计者根据具体的超长结构,对补偿收缩混凝土裂缝控制进行了计算分析,合理分布膨胀加强带,提出了构造钢筋的合理布置。膨胀混凝土由于价格低廉,施工方便,抗裂性能良好而大受欢迎。
3．超长无缝结构设计技术
3.1超长无缝结构总体设计
对于超长结构工程的无缝设计问题，目前已形成了较系统的经验和理论。膨胀剂在常规掺量下，一般可60m不设缝，当超过60m时，可采用“加强带”解决，带宽2m，“加强带”内大掺量，带两侧普通掺量。带两侧设钢丝网，目的是防止两侧混凝土流入“加强带”内。施工时连续浇筑，浇到加强带时改换配合比。 例如，某工程场地位于南方某市市效，为丘陵地带，地势经平整后起伏变化不大，其上兴建24栋小高层住宅楼及1栋商业楼，带有一层地下室。
对于工程地下室超长、结构及工程地质条件复杂，施工技术要求较高情况，除必须满足强度、刚度、整体性和耐久性外，还存在裂缝控制及防水问题。所以如何控制混凝土硬化期间水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土干缩的共同作用，产生的温度应力和收缩应力导致钢筋混凝土结构开裂，成为施工技术的关键。
3.2后浇加强带与膨胀加强带设计
后浇加强带是一种扩大伸缩缝间距和取消结构中永久伸缩缝的有效措施，它是施工期间保留的临时收缩变形缝，保留一定时间后，再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构，这是一种“抗放兼施，以放为主”的设计原则。因为混凝土存在收缩开裂问题，后浇加强带的设置就是把大部分约束应力释放，然后以膨胀混凝土填充，以抗衡残余收缩应力。后浇加强带应间歇施工，总长度控制在80m左右。
为确保地下工程混凝土底板和墙板在施工和使用阶段不出现有害裂缝，采用了YQA膨胀剂。A-F区域各个分区内大约每40m设一条膨胀加强带，带宽2m；带两侧设孔径小于5mm钢丝网，带中用12%YQA膨胀剂，混凝土标号增加5Mpa，带外用常规掺量膨胀剂混凝土。每80m设一条后浇加强带，带宽800mm，按常规方法施工，带中用12%YQA膨胀剂。即“后浇加强带-膨胀加强带-后浇加强带”的设计及施工技术。
4．超长结构设计中可能存在的不利影响控制方法
超长结构的设计必须通过计算和技术措施这两个方面予以实现。进行结构计算时,所用计算参数和计算结果都应满足国家相关规范规程的规定,例如计算中必须严格控制结构扭转的影响,适当调整建筑物周边结构截面尺寸或者调整结构布置。对于沉降差异必须进行基础的沉降差或倾斜计算,要满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定要求。实际工程中常常遇到的温度效应是超长结构不利影响中的一个主要因素,设计过程中要整体把握温度作用下的内力和变形形成,对于结构上温度应力集中的部位明确掌握,要连同其它计算内力进行组合分析温度应力,从而对其采取有效的措施。
5．结束语
超长高层或大柱网建筑不断出现,使得混凝土超长结构较易出现的温度收缩裂缝呈现逐渐增多趋势。论文分析其设计的要点与普通结构设计的不同与复杂性,提出超长结构及其可能存在的问题,同时结合工程实例总结了超长结构的设计要点,探讨了超长结构部分不利影响的控制方法,以期为类似结构设计提供参考。
参考文献：
[1] 黄大能,谢尧生.大跨预应力超长结构无缝设计及控制研究[J].空间结构,2002( 3 ) : 3 5 - 3 9 .
[2] 王欣.高层建筑超长结构无缝设计裂缝控制的建筑与结构技术[J].哈尔滨建筑大学学报,2011(6) :78-80.
[3] 朱克炎,马会军.钢筋混凝土超长结构设计理论与施工实践[J].福建建筑,2009( 3 ) :1 1 1 - 1 1 3 .
关键词：超长结构设计；实践；技术探讨
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
引言：
随着我国城市综合体建筑的大量使用、公共建筑和住宅建筑建设的飞速发展,建筑的体型变化越来越多,建设方和建筑师对建筑结构要求也越来越多。超长高层或大柱网建筑不断出现,混凝土强度等级不断提高,施工中大量应用泵送混凝土工艺,使得混凝土超长结构较易出现的温度收缩裂缝呈现逐渐增多趋势。
1．超长结构界定和超长结构可能存在的问题
1.1混凝土澆筑过程中水泥水化热造成混凝土内外温差,继而结构表面产生拉应力,内部产生压应力。当表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度的时候,在混凝土表面就会产生裂缝。此外在混凝土降温阶段时逐渐散热冷却会产生冷缩,再加上混凝土硬化过程中的自身收缩,产生的收缩应力较大,当该应力超过混凝土极限抗拉强度的时候同样会产生裂缝,甚至贯穿整个截面。
1.2环境温度变化使得结构材料自身热胀冷缩,继而产生的温度应力存在于工程使用期间和施工阶段。温度变化和混凝土收缩这种间接作用引起的位移和变形对超静定混凝土结构的约束应力可能会很大,从而导致结构构件的开裂,甚至改变结构的受力形态。
1.3超长结构的另一个问题就是因为结构太长,当建筑场地地质情况复杂时,结构两端的基础持力层可能不同或基础持力层相同而基础埋置深度相差较大时,结构两端的沉降差会很大,如果不设置沉降缝又未采取相应构造措施时,结构就会倾斜或产生裂缝。
2．针对上述超长结构工程的设计方法要点
对钢筋混凝土超长结构最主要的技术难题就是开裂的问题,目前实际工程中一般采取后浇带的方法,但是后浇带虽然能防止混凝土由于收缩和徐变而产生的裂缝却不能防止温度裂缝,而且影响施工工期,给施工带来许多的不便。其利用混凝土前期收缩量较大的性质,在建筑过长的时候,适当距离内对结构影响较小的位置处选择性设置后浇带,一般每隔30m～40m便设置一道,后浇带宽度800mm～1000mm,后浇带混凝土浇灌时间一般在两个月后。在这个期间,两侧的混凝土可以相对自由的收缩,其收缩变形可以大部分完成。但是后浇带只能解决混凝土结硬时期的收缩应力,不能消除温度应力。后浇带内的板筋一般采用直通加弯或者搭接的做法,其内部梁纵筋作法有两种,第一是直通不切断,必须适当加大边跨梁的纵筋配筋率,同时增加该跨梁腰筋,这种做法施工简单,但是存在混凝土硬结收缩会受到一定约束的缺陷;另一种做法是断开梁纵筋,先搭接纵筋,浇筑前进行焊接,这样保证了后浇带两侧混凝土的自由收缩,但也使得施工较为困难,浇筑前要进行梁纵筋焊接,加大了工作量,还不易保证焊接质量,不易检测质量。比较而言,后浇带内纵梁间距较大,后浇带较少穿过梁的情况可选用做法一;后浇带内纵梁布置密集,后浇带穿梁较多情况下选择做法二进行设计。近十年来,采用补偿收缩混凝土的方法来防止裂缝在工程中得到广泛的应用,并取得了良好的效果,使用膨胀剂作为建筑结构裂渗控制的一个有效技术措施,已受到设计施工界的认可,有些科研设计者根据具体的超长结构,对补偿收缩混凝土裂缝控制进行了计算分析,合理分布膨胀加强带,提出了构造钢筋的合理布置。膨胀混凝土由于价格低廉,施工方便,抗裂性能良好而大受欢迎。
3．超长无缝结构设计技术
3.1超长无缝结构总体设计
对于超长结构工程的无缝设计问题，目前已形成了较系统的经验和理论。膨胀剂在常规掺量下，一般可60m不设缝，当超过60m时，可采用“加强带”解决，带宽2m，“加强带”内大掺量，带两侧普通掺量。带两侧设钢丝网，目的是防止两侧混凝土流入“加强带”内。施工时连续浇筑，浇到加强带时改换配合比。 例如，某工程场地位于南方某市市效，为丘陵地带，地势经平整后起伏变化不大，其上兴建24栋小高层住宅楼及1栋商业楼，带有一层地下室。
对于工程地下室超长、结构及工程地质条件复杂，施工技术要求较高情况，除必须满足强度、刚度、整体性和耐久性外，还存在裂缝控制及防水问题。所以如何控制混凝土硬化期间水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土干缩的共同作用，产生的温度应力和收缩应力导致钢筋混凝土结构开裂，成为施工技术的关键。
3.2后浇加强带与膨胀加强带设计
后浇加强带是一种扩大伸缩缝间距和取消结构中永久伸缩缝的有效措施，它是施工期间保留的临时收缩变形缝，保留一定时间后，再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构，这是一种“抗放兼施，以放为主”的设计原则。因为混凝土存在收缩开裂问题，后浇加强带的设置就是把大部分约束应力释放，然后以膨胀混凝土填充，以抗衡残余收缩应力。后浇加强带应间歇施工，总长度控制在80m左右。
为确保地下工程混凝土底板和墙板在施工和使用阶段不出现有害裂缝，采用了YQA膨胀剂。A-F区域各个分区内大约每40m设一条膨胀加强带，带宽2m；带两侧设孔径小于5mm钢丝网，带中用12%YQA膨胀剂，混凝土标号增加5Mpa，带外用常规掺量膨胀剂混凝土。每80m设一条后浇加强带，带宽800mm，按常规方法施工，带中用12%YQA膨胀剂。即“后浇加强带-膨胀加强带-后浇加强带”的设计及施工技术。
4．超长结构设计中可能存在的不利影响控制方法
超长结构的设计必须通过计算和技术措施这两个方面予以实现。进行结构计算时,所用计算参数和计算结果都应满足国家相关规范规程的规定,例如计算中必须严格控制结构扭转的影响,适当调整建筑物周边结构截面尺寸或者调整结构布置。对于沉降差异必须进行基础的沉降差或倾斜计算,要满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定要求。实际工程中常常遇到的温度效应是超长结构不利影响中的一个主要因素,设计过程中要整体把握温度作用下的内力和变形形成,对于结构上温度应力集中的部位明确掌握,要连同其它计算内力进行组合分析温度应力,从而对其采取有效的措施。
5．结束语
超长高层或大柱网建筑不断出现,使得混凝土超长结构较易出现的温度收缩裂缝呈现逐渐增多趋势。论文分析其设计的要点与普通结构设计的不同与复杂性,提出超长结构及其可能存在的问题,同时结合工程实例总结了超长结构的设计要点,探讨了超长结构部分不利影响的控制方法,以期为类似结构设计提供参考。
参考文献：
[1] 黄大能,谢尧生.大跨预应力超长结构无缝设计及控制研究[J].空间结构,2002( 3 ) : 3 5 - 3 9 .
[2] 王欣.高层建筑超长结构无缝设计裂缝控制的建筑与结构技术[J].哈尔滨建筑大学学报,2011(6) :78-80.
[3] 朱克炎,马会军.钢筋混凝土超长结构设计理论与施工实践[J].福建建筑,2009( 3 ) :1 1 1 - 1 1 3 .