超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)與控制探討

文/趙向前 常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院 江蘇常州 213001

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)與控制探討

文/趙向前 常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院 江蘇常州 213001

隨著對(duì)建筑功能和美觀的要求的提高，很多大型超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成了無(wú)縫結(jié)構(gòu)，本文主要就超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)與控制進(jìn)行了探討。

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)；無(wú)縫設(shè)計(jì)；建筑物

1、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)與控制的目的和意義

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)具有以下目的和意義:1）增加立面美觀效果；2）增加結(jié)構(gòu)耐受性；3）增加結(jié)構(gòu)合理勝；4）有利于布線靈活；5）突破常規(guī)改進(jìn)技術(shù)。

2、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)與控制的技術(shù)措施

超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)的溫度作用和混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響卻不可忽略，因此有必要對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)采取一定的技術(shù)措施，以減小溫度應(yīng)力或者避免產(chǎn)生一些不利因素。

2.1設(shè)計(jì)措施

l）施加預(yù)應(yīng)力，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力，即在樓板中布置雙向預(yù)應(yīng)力鋼筋；2）設(shè)置后澆帶或加強(qiáng)帶；3）采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，即在普通混凝土中摻合一定比例的微膨脹劑；4）保溫隔熱，使盡量少的結(jié)構(gòu)暴露在自然環(huán)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(fù)合纖維材料，則可提高混土的抗拉性能；6）采取必要的構(gòu)造措施，盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變產(chǎn)生應(yīng)力集中一的現(xiàn)象。

2.2施工措施

1）控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)，混凝土質(zhì)量的好壞對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生有很大的影響；2）添加減水劑；3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，采用棍凝土低溫如模、低溫養(yǎng)護(hù)，使混凝土終凝溫度盡量降低，以減少水化熱和收縮；4）加強(qiáng)混凝土的振搗，要提高混凝土的密實(shí)度，必須對(duì)混凝土進(jìn)行充分的振搗，最宜的振搗時(shí)間為5～15s；5）保證后澆帶的施工質(zhì)量；6）分層澆筑，墻、梁、板裂縫產(chǎn)生的主要原因是收縮，因此，墻、梁、板構(gòu)件應(yīng)分層散熱澆灌。7）選擇合適的澆筑時(shí)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(jié)構(gòu)與填充墻以及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連結(jié)采用鋼絲網(wǎng)加砂漿過(guò)渡，以其不出現(xiàn)任何形式的非主體結(jié)構(gòu)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(tái)雨棚組成,主站房?jī)?nèi)有國(guó)鐵和地鐵結(jié)構(gòu),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(shè)備和商業(yè)用房以及停車場(chǎng),地面標(biāo)高為±0.000 m,頂面標(biāo)高為10.250 m,層高為10.25 m,在線側(cè)局部區(qū)域設(shè)置小夾層,其樓面標(biāo)高為5.000 m,主要為辦公用房;2層為站臺(tái)層,由線路、站臺(tái)和基本站臺(tái)、候車廳組成,其頂面標(biāo)高為20.250,層高為10.0 m;3層為侯車廳層,其屋面標(biāo)高為44.250～52.050 m,其中在線側(cè)設(shè)置高架層夾層,夾層樓面標(biāo)高為30.450 m。站房最大平面尺寸:順軌方向?yàn)?39.8 m,垂直于軌道方向?yàn)?90.7 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(duì)結(jié)構(gòu)的影響,在高架層及以上的結(jié)構(gòu)設(shè)置防震縫(兼作伸縮縫),順軌向和垂直于軌道方向各設(shè)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(kāi),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(guī)模龐大,致使縱橫兩向都設(shè)置了兩道防震縫之后,分離開(kāi)來(lái)的每部分的平面尺寸仍然大大超過(guò)規(guī)范規(guī)定不設(shè)縫的范圍,而超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)由于材料、形狀的特點(diǎn)和外界環(huán)境的影響,會(huì)產(chǎn)生溫度收縮裂縫,降低結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性,因此,超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的無(wú)縫設(shè)計(jì)和采取可靠的施工措施防止產(chǎn)生溫度收縮裂縫是本工程的重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

3.2防止超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度收縮裂縫的技術(shù)措施

3.2.1設(shè)置后澆帶或加強(qiáng)帶,加強(qiáng)帶與主體結(jié)構(gòu)同時(shí)澆筑,后澆帶待結(jié)構(gòu)封頂以后,過(guò)完冬季再澆筑,使得主體結(jié)構(gòu)在未做好保溫措施以前暴露在大氣中的單體最大長(zhǎng)度不超過(guò)40 m。這樣,就可以滿足施工階段的結(jié)構(gòu)單體長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求。

3.2.2施加預(yù)應(yīng)力,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力,即在樓板中布置雙向預(yù)應(yīng)力鋼筋。有研究和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)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(yù)應(yīng)力鋼筋,可以有效地避免或者減少溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

3.2.3采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù),即在普通混凝土中摻合一定比例的微膨脹劑,摻了微膨脹劑的混凝土在水化過(guò)程中產(chǎn)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(yù)應(yīng)力,這一應(yīng)力能大致抵消混凝土在收縮過(guò)程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力,從而有效地防止或較少裂縫的產(chǎn)生。

3.2.4保溫隔熱,使盡量少的結(jié)構(gòu)暴露在自然環(huán)境中。采用預(yù)制保溫外墻板或者經(jīng)構(gòu)造處理過(guò)的砌體填充墻,保證主體結(jié)構(gòu)大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件不暴露在自然環(huán)境中,而在建筑物的使用階段,使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件受溫度作用的影響降到最低,從而使得結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力減小,避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫。特別是受氣溫變化影響比較大的屋面結(jié)構(gòu)一定要加強(qiáng)保溫隔熱措施,這樣,可以減少結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)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(fù)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(yīng),能夠延緩裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,減少及細(xì)化裂縫。同時(shí),也可以集中裂縫尖端的應(yīng)力,防止裂縫的進(jìn)一步發(fā)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(wú)規(guī)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(gòu)造措施,盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。由于溫度作用會(huì)在結(jié)構(gòu)斷面突變位置產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生,所以必須采取一定的構(gòu)造措施予以解決。如在轉(zhuǎn)角、洞口部位設(shè)置構(gòu)造鋼筋加強(qiáng),在轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋或者網(wǎng)片,在洞口位置設(shè)置垂直于洞口對(duì)角線方向的分布鋼筋或在其邊界處設(shè)置護(hù)邊角鋼等。

結(jié)語(yǔ)：

每一超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)必須通過(guò)合理的計(jì)算,制定合理的措施來(lái)預(yù)防溫度收縮裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)然,隨著建筑結(jié)構(gòu)各種技術(shù)的不斷進(jìn)步,建筑新材料,施工新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),建筑物的裂縫控制將會(huì)得到不斷的改善,相信建筑物的裂縫問(wèn)題最終會(huì)從定性和定量的結(jié)合上得到行之有效的控制。

[1]譚銚.超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2015.

[2]簡(jiǎn)駿驊.大型地下綜合體超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)控制技術(shù)研究[J].價(jià)值工程,2013,20:140-141.

趙向前(1970-)，男，高級(jí)工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，工學(xué)學(xué)士。