超长混凝土结构设计的一点体会.pdf

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1、超长混凝土结构设计的一点体会曾红1，陈波2(1．信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川成都610021；2．四川省建筑设计院，四川成都610017)摘要：超长混凝土结构在目前的工业与民用建筑中使用十分广泛，本文结合笔者多年实践，对超长混凝土结构设计经验进行了归纳总结，以供同仁参考。关键词：超长混凝土结构；伸缩缝；膨胀混凝土；温度应力中图分类号：Tu377文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)04一0037—020前言随着国民经济的快速发展和技术进步，超长混凝土结构在目前的工业与民用

2、建筑中使用十分广泛。例如电子、通信、生物医药类厂房平面尺寸较大，由于净化及防微震的要求，厂房必须高度密闭，不允许设置伸缩缝，只能设计为超长结构；超长地下室伸缩缝的止水带由于老化会引起漏水，在实际工程中经常采用微膨胀混凝土浇筑而不设置伸缩缝。种种条件制约，给结构专业带来了超长结构设计的问题。为了减小由于温差和混凝土收缩引起较大的约束应力和开裂，《混凝土结构设计规范》中对钢筋混凝土结构的伸缩缝的最大间距作了具体规定，其中对于现浇钢筋混凝土框架结构55m就需设置一道伸缩缝。但规范也明确说明如采取有效的综合措施，伸缩缝间

3、距可以适当增大。当伸缩缝间距增大较多时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。1温度应力计算1．1综合计算温差取值丁。计算温差应取结构在使用期间与结构成型时的最大温差应力瓦，环境温度应按月平均最高(或最低)温度计。此外，还应考虑混凝土收缩的当量温差L，根据文献[1]有：I=一詈占，=dmlM2⋯⋯肘。占!=3．24×104式中，肘，一鸩详见文献[1]表2—1—2—5；d为混凝土的线膨胀系数，由文献[1]Ot=10～。由于结构遭受的年温差及湿度收缩都是在相当长的时间段变化中进行的，必须考虑徐变引起的应力松弛，从

4、而大幅度的降低弹性应力。同时收缩作用也是一种缓慢作用过程，所以也必须考虑徐变引起的应力松弛。简单的做法是将确定的温差乘以应力松弛系数日。一般应力松弛系数可取值为0．3—0．5。故可以推导出综合计算温差r为：T=H×(瓦+ry)1．2温度应力计算此部分可由具体使用的计算软件完成，此处不再详述。最后根据软件计算的结果对混凝土结构的实际配筋进行校核，使之满足要求。2采用膨胀混凝土补偿混凝土的收缩2．1膨胀混凝土的原理与计算膨胀剂与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、氢氧化钙，使混凝土产生体积膨胀。本文所指的膨胀剂包括硫

5、酸钙类膨胀剂、硫酸钙一氧化钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂。按膨胀能大小可以将膨胀混凝土分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两类。补偿收缩混凝土膨胀时，会对其约束体施加拉应力，根据作用力与反作用力的原理，约束体会对其产生相应的压应力，由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的，有别于外部施加的机械与应力，所以称为自应力。根据《补偿收缩混凝土应用技术规程》(JGJ／T178—2009)中自应力按照下列公式计算：盯。s。E·肛式中，盯为自应力值；E为限制钢筋的弹性模量，取2．0×105MPa；／z

6、为试件配筋率；占为钢筋的伸长率及混凝土的限制膨胀率(％)。用于补偿因混凝土收缩产生的拉应力、提高混凝土的抗裂性能和改善变形性质时，其自应力值一般为0．2一O．7MPa；用于后浇带、连续浇筑时预设的膨胀加强带、以及接缝工程填充式，自应力值为O．5—1．0MPa。这两种情况下使用的膨胀混凝土，由于自应力很小，均为补偿收缩混凝土。2．2膨胀混凝土在超长混凝土结构中的具体应用在超长混凝土结构设计中，可用在结构收缩应力较大的部位采用膨胀加强带代替后浇带，浇筑大掺量的补偿收缩混凝土(自应力为0．5—1．0MPa)以补偿收缩。

7、在膨胀带两侧用小掺量的补偿收缩混凝土(自应力为0．2一O．7MPa)给予较小的膨胀应力补偿，以控制整个结构的混凝土收缩，避免混凝土裂缝的开展。膨胀加强带之间的间距宜为30～60ITI，膨胀加强带宽度为2000nlin，加强带两侧铺设密孔铁丝网，并用立筋(螂@300)加固(目的是防止带外侧的混凝土流入加强带)。膨胀加强带内采用自应力为0．5～1．0MPa的补偿收缩混凝土，钢筋贯通并配置加强筋，加强筋面积为受力主筋的1／2，混凝土强度提高5MPa。膨胀加强带可采取连续式、间隙式或后浇式等形式。3配置补偿收缩的构造钢筋

8、根据膨胀混凝土与纵向钢筋的应力关系，可推导出温度构造钢筋的计算公式为：AI-鸶式中，盯。为自应力值(0．5—1．OMPa)；s，为钢筋的伸长率，及混凝土的限制膨胀率(％)，可查规程JGJ／T178—2009中表4．0．2。由上式求得的钢筋匝积即‘为补偿收缩混凝土需增加的构造钢筋。4其他构造措施(1)做好屋面和墙面的保温隔热措施，减少室内外温差，降低温度应力的有效途径。结构