超长结构设计实践及其技术探析

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1、超长结构设计实践及其技术探析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，在一些公共建筑、住宅楼等工程设计中常常因为建筑立面、工程防水、自身平面结构单元限制等原因而不能设置变形缝，其建筑宽度或长度尺寸常常超出国家规范的设计限值，便成为超长结构。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。多数裂缝属非结构性裂缝,一般不会影响构件结构安全和承载力

2、，但会影响结构的整体性和耐久性。同时也给使用者心理和感官上造成不良影响。本文通过一具体超长结构的设计实例出发，简要介绍了其设计要点和控制方法，为同类建筑提供借鉴。1超长结构界定和超长结构可能存在的问题相关国家设计规范规定了房屋建筑工程结构伸缩缝最大间距为：现浇式普通砖混结构50m,现浇式框架结构55m,现浇式剪力墙结构45m,现浇式框架-剪力墙结构要根据框架和剪力墙具体布置的情况在45m〜55m之间取值，一般可取50m。以上为在正常情况下的设计规定，一些特殊环境条件下，例如恶劣气候环境条件地区、屋面无保温或隔热措施、建筑材

3、料收缩较大或者采用特殊施工工艺等情况，结构伸缩缝间距要适当减小。在不设永久伸缩缝的情况下，有效控制混凝土收缩应力和温度应力影响，是确保结构安全、正常使用的设计重点，必须慎重对待。通常采取的措施有:设置后浇带或膨胀加强带、施加预应力、配筋控制、添加抗裂纤维、材料控制、施工质量控制。实际工程中的超长结构主要存在三个方面的问题。(1)混凝土浇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

4、，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。(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。(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

5、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工程概况某商业和酒店综合体，地下三层，地上东、西两侧塔楼15层，中间裙房5层，采用框架-剪力墙结构体系，目前该建筑已投入使用。该建筑为超长结构，地下结构长130m,宽70m；地上塔楼长64m,宽28m；地上裙房长65m,宽64m。3层地下部分连为一体不设缝，设置沉降和伸缩后浇带，为防止结构超长部位产生温度裂缝，在首层楼板内及地下一层外墙内设置无粘结预应力抗裂钢筋；地上部分在塔楼与裙房之间设置抗震缝，地上结构超长部分设置伸缩后浇带。3针对上述超长结构工程的设计方法要点对

6、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。在这个时期，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

7、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

8、十年来，釆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，