某辦公樓超長結構設計探討

【摘要】隨著國民經濟的發展，辦公樓超長結構被廣泛的應用在城市化建設中，在當前工程建設中對于這種結構的設計工作尤為重要，這主要是由于在設計中一旦出現設計不當，很容易引起混凝土開裂，從而形成滲漏、完整性能差等隱患。因此在工程建設中，如何合理、科學的設計辦公樓超長結構已成為設計研究人員的工作重點和熱點問題。本文結合某辦公樓超長結構設計入手，分析和探討了其施工設計要點，并提出了相關的裂縫控制和方法。

【關鍵詞】辦公樓；超長混凝土結構；裂縫

0.前言

隨著建筑行業呈現出突飛猛進的發展，超長結構設計頻頻出現。為了滿足人們對建筑工程的新要求、新理念，這類建筑結構在設計過程中通常都是一種不設縫設計模式，但就實際工程施工而言，比普通結構更容易出現裂縫。因此就目前的工程項目施工分析探討，如何從結構設計、施工等各方面合理科學的做到良好的裂縫控制是目前設計工作人員研究的主要重點，也是工程項目重中之重。

1.超長混凝土結構概述

在我國現階段建筑工程項目中，多數地下工程、公共建筑和辦公建筑因為建筑立面、防水和自身平面結構中存在一定差異而無法設置科學、合理的變形縫，與此同時，其在施工的過程中長度與寬度也超出了國家規范標準，這種工程項目結構便是目前我們常說的超長結構。超長結構作為無縫設計的重點，對于施工以及設計而言都存在著一定的困難，如果處理不好，極容易造成工程施工質量影響和事故，甚至造成使用功能難以發揮，引起結構安全事故。

2.工程概況

本項目為高層辦公樓結構，是一種常見結構，但是在設計中卻不曾采用設縫結構形式，其中長約為117.2米，這種長度的存在嚴重的超出了建筑規范要求設置變形縫距離的要求，而建筑面積總數為35860平方米，其中在工程項目中，地上建筑面積約占30431米，而地下層數則只有1層，對于面積占用也較低。主樓均含裙房及地下室，樓板采用現澆梁板體系，不規則平面。樓蓋采用無粘結預應力樓板。

2.1場地自然條件

①素填土，厚度約0.2～4.20m；②粉質粘土，厚度約0.4～10.50m；③粘土混卵石，厚度約0.4～3m；④泥質粉砂巖，該層揭露最大厚度為16.7米。根據區域地質資料，該層厚度大于100m。

2.2抗震設防

本建筑抗震設防類別為丙類，所在地區的抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度0.05g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，特征周期T=0.35s。框架及剪力墻按抗震等級均為三級。

3.結構選型以及計算

本工程的頂部樓層是受局部溫差影響較大，本工程結構根據建筑物的地面高度以及體型特征，辦公樓選用框架一剪力墻結構形式。本工程結構計算程序采用中國建筑科學研究院開發的PKPM系列高層建筑結構空間有限元分析軟件SATWE，建立包括鋼筋混凝土結構整體模型，進行受力性能分析，其中框架粱柱采用桿單元，樓板采用殼單元來進行模擬。殼單元按控制最大邊長不大于1.5m進行劃分網格，以使桿單元與殼單元能協調變形，達到共同工作效果。同時，PKPM設計中采用調低支座負筋增大梁底鋼筋的方法處理；在抗震計算中對高層部分進行空間分析，按扭轉耦聯振型分解法計算雙向地震力，計算中同時也考慮了偶然偏心影響。

4.超長結構設計

本超長結構為滿足建筑功能要求，不設伸縮縫。由于其結構長度已超出《混凝土結構設計規范}（GB50010-2010）中規定不需要設置伸縮縫容許值，為減小溫度作用和收縮變形對本超長結構產生不利影響以及防止裂縫的產生，本工程設計時采取了相對應的措施。

4.1材料選取

由于本樓超長，全樓采用摻Ds—U膨脹纖維配制的補償收縮混凝土。基礎底板及樁承臺選用c30級防水砼。地下室（-0.05以下）外墻側壁選用C30級防水砼，抗滲標號P6。剪力墻、框架柱對于標高-0.05以下選用CA5混凝土，對于標高-0.05～19.750選用CA5混凝土，對于標高19.750以上則選用C30混凝土。樓層梁、板對于標高-0.05及標高55.80采用C40混凝土，標高65.30在4～7軸問采用C40混凝土，其余均采用C30混凝土。樓梯均采用C30混凝土。基礎墊層100厚，選用C15素混凝土。在通常情況下，預應力是可以解決的，算一下溫度應力，溫度應力用預應力抵消。同時對于采用微膨脹劑也是可以的，注意外加劑質量，目前外加劑市場魚龍混雜，假貨多余真品，外加劑用不好會起副作用。

4.2基礎設計

本工程裙房基礎采用樁長l5米，直徑500mm的鉆孔灌注樁加承臺，單樁承載力特征值ll60kN；主樓基礎采用樁長30米，直徑500mm的鉆孔灌注樁加承臺，單樁承載力特征值2050kN，樁端持力層均為泥質粉砂巖。

4.3構造措施

（1）設置后澆帶。留后澆帶是超長結構設計常采用的行之有效方法。后澆帶應通過建筑物的整個橫斷面，分開全部墻、梁和樓板，后澆帶可以選擇在結構受力影響較小的部位曲折通過，不要在一個平面內，以免全部鋼筋都在同一部位內搭接。主樓內8～9軸線設置一條寬800mm的后澆帶（待施工完30天后用高一個標號混凝土澆筑），后澆帶內鋼筋宜采用搭接接頭，4～5軸及12～13軸線間設置寬2000mm的膨脹加強帶（高一個標號混凝土連續澆筑）。主樓及群房的后澆帶待主樓結構主體完工后用提高5MPa不收縮混凝土澆注.主摟內兩條后澆帶待施工完30天后用提高5MPa不收縮混凝土澆注。

（2）配置構造鋼筋。適當增加一層及頂層的樓板配筋率，配雙層雙向鋼筋網片，直徑不小于10mm，間距不大于200mm。框架梁及次梁中配置貫通鋼筋，同時加強樓板開大洞處梁腰筋構造。

（3）無粘結預應力筋配置。根據計算結果，通過在樓面粱和樓板中張拉預應力鋼筋，在樓板中建立約2.4～2.8MPa的平均有效預壓應力。因此，本工程在一層及屋面層縱向框架粱中增加設置無粘結預應力筋。一層及屋面層板中沿縱向增加sl5.2無粘結預應力筋間距550mm在板中直線均勻布置，設置張拉控制應力的時候容易造成施工應力張拉現狀。

4.4張拉工藝技術要點

（1）由于本工程荷載和結構形式復雜，預應力梁內的預應力數量種類較多。固定端采用了擠壓式錨具，錨具采用M15系列夾片式錨具，錨具性能應符合國標《預應力筋用錨具、夾具及連接器》。

（2）在梁后澆帶處或梁面張拉槽處，先按張拉變角塊所需的空問以及盡量少斷鋼筋的原則排好普通鋼筋，對割斷鋼筋采取增加相應搭接筋進行樸強。后澆帶及梁面張拉槽處張拉端的詳細構造設計。

（3）本設計預應力梁采用一端張拉或兩端張拉，預應力筋與非預應力筋沖突處，非預應力筋可以適當移位。

（4）根據本工程的結構設計特點，各個區域進行分開張拉，先張拉次梁，后張拉主梁。這主要防止主梁反拱抬起未張拉的次梁，從而致使后者的開裂。

5.結語

在超長結構設計中，應當通過有效的分析與計算，在綜合考慮各種不利影響因素對結構內力和裂縫的影響之下做出科學的分析和判斷，盡可能的調整建筑平面尺寸和結構布置，采取有效的技術措施和可靠的構造措施，進而節省工程造價和縮短工期。同時在設計的過程中當必須設置施工縫的時候則需要保證必要的縫寬，以防止發生碰撞破壞現象。 [科]