超長結構無縫設計與控制探討

[摘要]隨著對建筑功能和美觀的要求的提高，很多大型超長結構設計成了無縫結構，本文主要就超長結構無縫設計與控制進行了探討。

[關鍵詞]超長結構；無縫設計；建筑物

1、超長結構無縫設計與控制的目的和意義

超長結構無縫設計具有以下目的和意義：1）增加立面美觀效果：2）增加結構耐受性；3）增加結構合理勝；4）有利于布線靈活；5）突破常規改進技術。

2、超長結構無縫設計與控制的技術措施

超長無縫結構的溫度作用和混凝土收縮對結構的影響卻不可忽略，因此有必要對超長結構采取一定的技術措施，以減小溫度應力或者避免產生一些不利因素。

2.1設計措施

1）施加預應力，在鋼筋混凝土結構中施加預應力，即在樓板中布置雙向預應力鋼筋；2）設置后澆帶或加強帶；3）采用補償收縮混凝土技術，即在普通混凝土中摻臺一定比例的微膨脹劑；4）保溫隔熱，使盡量少的結構暴露在自然環境中；5）提高材料的抗拉性能，如在混凝土中摻入一定比例的復合纖維材料，則可提高混土的抗拉性能；6）采取必要的構造措施，盡量避免結構斷面突變產生應力集中一的現象。

2.2施工措施

1）控制混凝土原材料的質量和技術指標，混凝土質量的好壞對結構裂縫的產生有很大的影響；2）添加減水劑；3）加強養護，采用棍凝土低溫如模、低溫養護，使混凝土終凝溫度盡量降低，以減少水化熱和收縮；4）加強混凝土的振搗，要提高混凝土的密實度，必須對混凝土進行充分的振搗，最宜的振搗時間為5-15s～5）保證后澆帶的施工質量；6）分層澆筑，墻、梁、板裂縫產生的主要原因是收縮，因此，墻、梁、板構件應分層散熱澆灌。7）選擇合適的澆筑時間；8）其他一些措施，如添加粉煤灰，減少水泥用量，降低混凝土干縮量；主體結構與填充墻以及其它非結構構件之間的連結采用鋼絲網加砂漿過渡，以其不出現任何形式的非主體結構的裂縫，影響使用、影響心理承受能力；等等。

3、工程案例

3.1工程概況

某火車站由主站房和站臺雨棚組成，主站房內有國鐵和地鐵結構，主站房為全部高架站房，主要分為3層（不包括夾層）：首層為出站通道、售票廳、設備和商業用房以及停車場.地面標高為±0.000 m.頂面標高為10.250 m，層高為1 0.25 m，在線側局部區域設置小夾層，其樓面標高為5.000 m，主要為辦公用房：2層為站臺層，由線路、站臺和基本站臺、候車廳組成，其頂面標高為20.250.層高為10.0 m；3層為候車廳層，其屋面標高為44.250～52.050 m.其中在線側設置高架層夾層.夾層樓面標高為30.450 m。站房最大平面尺寸：順軌方向為239.8 m.垂直于軌道方向為490.7 m。如圖1所示。由于平面尺寸很大.為減小溫度作用和地震作用對結構的影響，在高架層及以上的結構設置防震縫（兼作伸縮縫），順軌向和垂直于軌道方向各設置兩道防震縫，垂直軌道方向的兩道防震縫將高架車道與候車廳完全分開，順軌方向的兩道縫則將高架層和屋蓋分為3部分，使各部分的平面尺寸均為160 m左右。由于該工程規模龐大，致使縱橫兩向都設置了兩道防震縫之后.分離開來的每部分的平面尺寸仍然大大超過規范規定不設縫的范圍，而超長混凝土結構由于材料、形狀的特點和外界環境的影響，會產生溫度收縮裂縫，降低結構的耐久性和整體性.因此.超長混凝土結構的無縫設計和采取可靠的施工措施防止產生溫度收縮裂縫是本工程的重點設計內容。

3.2防止超長混凝土結構產生溫度收縮裂縫的技術措施

3.2.1設置后澆帶或加強帶.加強帶與主體結構同時澆筑，后澆帶待結構封頂以后，過完冬季再澆筑，使得主體結構在未做好保溫措施以前暴露在大氣中的單體最大長度不超過40 m。這樣，就可以滿足施工階段的結構單體長度滿足規范要求。

3.2.2施加預應力.在鋼筋混凝土結構中施加預應力，即在樓板中布置雙向預應力鋼筋。有研究和實測數據表明.在靠近屋面的3-5層樓面最容易受到溫度變化的影響.如在這些層的樓板上布置預應力鋼筋，可以有效地避免或者減少溫度變化對結構的影響。

3.2.3采用補償收縮混凝土技術，即在普通混凝土中摻臺一定比例的微膨脹劑.摻了微膨脹劑的混凝土在水化過程中產生一定的膨脹.在鋼筋和鄰位限制下.在鋼筋混凝土中建立一定的預應力.這一應力能大致抵消混凝土在收縮過程中產生的拉應力，從而有效地防止或較少裂縫的產生。

3.2.4保溫隔熱，使盡量少的結構暴露在自然環境中。采用預制保溫外墻板或者經構造處理過的砌體填充墻.保證主體結構大部分結構構件不暴露在自然環境中，而在建筑物的使用階段.使主體結構構件受溫度作用的影響降到最低，從而使得結構的溫度應力減小，避免結構產生有害裂縫。特別是受氣溫變化影響比較大的屋面結構一定要加強保溫隔熱措施，這樣，可以減少結構的溫度應力。

3.2.5提高材料的抗拉性能.如在混凝土中摻入一定比例的復合纖維材料.則可提高混凝土的抗拉性能。加入混凝土的纖維有阻裂效應.能夠延緩裂縫的產生和發展，減少及細化裂縫。同時，也可以集中裂縫尖端的應力.防止裂縫的進一步發展。從而大大改善混凝土的脆性，提高混凝土的韌性。加入的纖維材料呈三維無規則分布，也可以削弱混凝土的塑性收縮。

3.2.6采取必要的構造措施.盡量避免結構斷面突變產生應力集中的現象。由于溫度作用會在結構斷面突變位置產生應力集中，導致裂縫的產生，所以必須采取一定的構造措施予以解決。如在轉角、洞口部位設置構造鋼筋加強，在轉角處增配斜向鋼筋或者網片.在洞口位置設置垂直于洞口對角線方向的分布鋼筋或在其邊界處設置護邊角鋼等。

結語：

每一超長結構必須通過合理的計算，制定合理的措施來預防溫度收縮裂縫的產生。當然，隨著建筑結構各種技術的不斷進步.建筑新材料.施工新技術的不斷涌現，建筑物的裂縫控制將會得到不斷的改善.相信建筑物的裂縫問題最終會從定性和定量的結合上得到行之有效的控制。