超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法

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1、超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法伸缩缝(expansionjoint)是结构设计在构造上的-种考虑，是基于混凝土干燥收缩和热胀冷缩而设置的，其中永久性伸缩缝(通常称之为伸缩缝)是基于长期热胀冷缩的考虑。而临时性伸缩缝(通常称之为后浇带)则主要是基于干缩和施工期间水泥水化热温升的考虑，-般在主体结构混凝土浇注40-60天后用填充性膨胀混凝土回填。沉降缝是基于地基的不均匀沉降，如主楼与裙房间因高差而产生不均匀沉降等而采用的构造措施，有些沉降缝永久保留，更多的则是在主体结构封顶后用填充性膨胀混凝土回

2、填。后浇带既是设计手段，又是施工措施。它是在设计施工期间保留的一个缝，在收缩或沉降基本完成后，用填充性混凝土二次回填，故称之为后浇带。后浇带从"后浇"的严格意义上来说包括临时性伸缩缝和部分沉降缝，但为防止混淆起见，工程习惯上-般将后浇带与临时性伸缩缝混同，而不包括沉降缝。本文遵从这-习惯，所讲到的后浇带即指临时性伸缩缝。施工缝是在混凝土施工间隙所形成的一种施工冷缝，包括水平施工缝，垂直施工缝和斜施工缝。施工缝在施工中应尽量避免出现，-旦出现则应进行处理。如水平缝可以做企口或阶梯形等，地下工程也可

3、使用钢板止水带或橡胶止水带的办法处理，然后用1：2膨胀砂浆与新浇混凝土连结。垂直缝、斜缝也应凿毛、清理，然后用1：2膨胀砂浆与新混凝土连结。膨胀加强带(简称加强带或膨胀带)是我们在"超长钢筋混凝土结构设计和施工方法"专利技术中提出的-个新概念，是为取消后浇带，实现超长结构连续施工，而人为采取的措施，是一个"假缝"，具有特定的含义。二、无缝抗裂设计的提出在上世纪七十年代以前，对于-些超长钢筋混凝土结构，通常采用永久性伸缩缝来解决收缩开裂的问题。七十年代以来，后浇缝技术的出现特别是填充性膨胀混凝土在

4、后浇带施工中的成功应用(以1977年毛主席纪念堂工程为典型代表)，成为-种扩大伸缩间距和取消结构中永久伸缩缝的有效措施。后浇缝-般在两侧混凝土浇灌40-60天收缩基本完成后回填，使结构成为-种连续整体的无伸缩缝混凝土结构。这是-种"抗放兼施，以放为主"的设计原则，是针对普通水泥混凝土存在的收缩开裂问题，以设近年来混凝土膨胀剂向低掺量、高性能、高膨胀率方向发展，开发成功低掺量高效UEA、无水硫铝酸钙膨胀剂CSA等，为HPEC的配制提供了技术手段。随着膨胀混凝土向高性能混凝土的发展，混凝土呈现流态化

5、、高强化的趋势，在HPEC中复合使用膨胀剂和高性能矿物质掺合料以改善混凝土的多种性能，这对无缝抗裂设计与施工也提出了新的要求。三、无缝抗裂设计的应力分析无缝设计是相对的，根据工程结构具体情况，可无缝或少缝。这里的"缝"指的是释放收缩应力的后浇带或永久伸缩缝，不包括沉降缝。其设计思路是"抗放兼施，以抗为主"。即用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料，其在水化硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，能在结构中建立一定的预压应力σc，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂。膨

6、胀混凝土用于超长结构无缝抗裂施工，其限制膨胀率(ε2)的设定至为重要。ε2偏小，则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现；ε2过大，对混凝土强度有明显影响。经大量研究与工程实践，高效UEA或CSA替代水泥8％，对强度无影响，对中强混凝土限制膨胀率一般设计在ε2＝1-3×10-4，对高强混凝土限制膨胀率一般设计在ε2＝0.5-1.5×10-4，在配筋率μ＝0.2%-0.8％下，可在结构中建立0.2-0.7MPa预压应力，这一预压应力大致可以抵消混凝土在硬化过程中因温度和干缩产生的拉应力，从而防止混凝土

7、收缩开裂，或把裂缝控制在无害裂缝范围内(小于0.1mm)。基于这一"抗"的原理，采用补偿收缩混凝土，后浇缝的间距延长至60m是安全的，比规范20-40m增加l倍左右。这是无缝设计概念中的"少缝"含义，已成功应用于结构设计中。随着我国建筑长大化和多功能的发展，钢筋混凝土结构超长100m以上，水平面积超1万m2以上者越来越多。楼层数十层，设置后浇缝以防止结构收缩开裂成为必要措施。然而，它给结构设计和施工带来很多麻烦，工期延长，模板周转、降水和施工管理费都增加，能否取消后浇缝这具有技术经济意义。工民建

8、的整体式基础、箱形基础的底板、车间混凝土地面、地下隧道、涵管等结构的底板和墙体的特点是，其厚度(高度)H远小于长、宽方向尺寸L，当H／L＜0.2时，板在温度收缩变形作用下，离开端部区域，全截面受拉应力较均匀。在地基约束下，将出现水平法向力σx；从工程实践可知，σx是设计主要控制应力，是引起垂直裂缝的主要应力，其σmax出现在截面的中点x＝0处(图8-1)。当法向应力σmax超过混凝土抗拉强度R，在中部出现第一垂直裂缝，将板一分为二，每块板的水平应力重新分布σx，如σx＞Rt，则形成第二批裂缝……