现浇混凝土框架结构设计的收缩控制

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1、WORD文档可编辑第1页共9页本文公开发表于《广东土木与建筑》2001年2月号现浇混凝土框架结构设计的收缩控制谢杰文（广州市宏达工程顾问有限公司，510730）【提要】由于来自基础的多余外约束，现浇混凝土框架的收缩变形，必为限制性变形，因而将引起收缩内力，且它将为混凝土的徐变所减少。其构件的收缩内力，将随着该构件所在楼层层数的递增而迅速衰减，高于三层者趋于零。垂直的邻层梁或柱的收缩内力各自异号；垂直结点的侧移为，围绕着其自由收缩侧移波动的波浪状向心侧移。尽管建筑结构设计以极限承载力为基础，但大多数工

2、程的使用标准却是由裂缝控制的。裂缝的存在，即使不至于导致结构的破坏和倒塌，但由于渗漏问题，以及精神作用和美观方面的原因，将影响建筑物的正常使用。根据国内外的调查资料，建筑物的裂缝，主要由变形（混凝土的失水和降温收缩以及不均匀沉馅）引起的约占80%，主要由荷载引起的约占20%。实际上，由于来自基础的多余外约束，混凝土结构的侧向收缩往往属于限制性收缩，因而将引起收缩内力，尽管它将为混凝土的徐变所减少。因此，对混凝土结构的收缩问题的研究，具有重要的意义。关于现浇混凝土框架结构设计的收缩控制问题，本文试图作

3、些初步的探讨，并提出控制收缩的概念设计原则的建议，供参考。1多余外约束与变形作为变形作用的一种，混凝土的收缩作用是否引起结构的应力，取决于它引起的结构的变形是否受到限制。此时，若结构的变形属于限制性变形，即结构的变形无法自由地进行，则结构中必存在应力；反之，若结构的变形属于自由变形，则结构中必不存在应力。故当结构中存在多余外约束时，所有收缩作用引起的结构变形都属于限制性变形；反之，则唯有不均匀的收缩作用引起的结构变形才属于限制性变形。所以，在普遍的、均匀的混凝土收缩作用下，当超静定结构中不存在多余外

4、约束时，结构的变形属于自由变形；反之，结构的变形属于限制性变形，因而是不均匀的。此时，结构或构件的实际变形δ，由自由变形δf，以及δf引起的约束变形δr两者迭加而成，即δ=δf+δr（1—1）当变形超过一定数值，或当拉应力超过一定数值而引起裂缝，将影响混凝土结构或构件的正常使用，当压应力超过一定数值而失稳时，可致构件的破坏甚至结构的整体破坏。一般而言，裂缝出现后变形的继续进行，获得全部或部分自由，应力也就发生松弛。假如适当配筋，钢筋将约束混凝土的塑性变形，分担混凝土的内应力，推迟混凝土裂缝的出现，亦

5、即提高了混凝土的极限拉伸。大量工程实践证明，适当配筋确能提高混凝土的极限拉伸。关键在于“适当”两字，因为常温下混凝土将收缩而钢筋却不收缩，因而必然引起附加应力，但当配筋率较低时，由此引起的附加应力相当微小，可以忽略不计。技术资料专业分享WORD文档可编辑第2页共9页2混凝土的失水和降温收缩混凝土的失水和降温收缩，是混凝土固有的物理性质。2.1混凝土的失水收缩混凝土的失水收缩即干缩，主要受到以下因素的影响，水泥的品种和细度，粗骨料的岩性，水灰比和水泥浆含量，振捣操作方式和条件，构件截面尺寸，养护条件，

6、试件周围空气温度、相对湿度和风速，配筋率等。根据试验数据，文献[2]推荐以下自由干缩公式εg(t)=εg0(∞)M1M2…M10(1-e-0.01t)（2—1）其中，εg(t)/εg0(∞)——干缩，t以天计算/标准状态的极限收缩量，见式（2—2）；M1M2…M10——修正系数，见表2—1（节选），详见文献[2]。标准状态是指：普通水泥；水泥细度250~350m2/kg；花岗岩碎石；水灰比0.4；水泥浆含量20%；机械振捣；自然硬化；试件截面为200×200mm2；空气相对湿度为50%；收缩测定前湿

7、养护7天。在标准状态下，混凝土的极限干缩量为εg0(∞)=-3.24×10-4（2—2）表2—1混凝土干缩修正系数（节选）水灰比M4水泥浆量%M5环境湿度%M7截面周长面积比mm-1M8配筋模量比EsAs/EcAcM90.20.65150.90251.250.010.760.001.000.30.85201.00301.180.021.000.050.860.41.00251.20401.100.031.030.100.760.51.21301.45501.000.041.200.150.680.6

8、1.42351.75600.880.051.310.200.610.71.62402.10700.770.061.400.250.550.81.80452.55800.700.071.43________503.03900.540.081.44____由式（2—1）可知，混凝土的干缩发展速度随龄期迅速衰减，见表2—2。表2—2混凝土干缩发展速度龄期（天）286090365εg(t)/εg0(∞)0.2440.4510.5930.974技术资料专业分享WORD文档可编辑