高層建筑超長結構無縫設計探討

方偉利

廈門新區建筑設計院有限公司（361012）

高層建筑超長結構無縫設計探討

方偉利

廈門新區建筑設計院有限公司（361012）

從超長結構無縫設計的意義入手，對超長結構無縫設計裂縫控制的建筑與結構技術進行了探索，并有針對性地提出了結構裂縫預防與控制措施。經過檢驗證明，高層建筑超長結構無設計可有效控制裂縫，具有一定可推廣的意義。

高層建筑；超長結構；無縫設計

0 引言

結構工程師在設計高層建筑的超長結構時，主要思考的是依照規范來對結構進行分縫處理，進而減少或避免結構收縮可能造成的裂縫現象，但是與建筑師溝通時，時常存在障礙，導致設計意圖無法最大限度地體現出來[1]。同時，為了滿足城市發展對地下空間的利用需求，高層建筑常常會建一個面積較大的地下室，故而也需要面對結構分縫問題。所以當前高層建筑不可避免地需要對超長結構無縫設計進行研究探討,找出解決問題的有效措施,提高高層建筑的質量。

1 超長結構無縫設計的意義

所謂超長結構無縫設計，指的就是建筑物的實際建筑設計長度已經超過了規范規定在溫度防裂縫或者伸縮縫方面的最大長度設置，而沒有設置任何永久縫的相關結構設計。建筑物最大長度設縫的目的，就是為了對建筑物中所產生的一些有害應力進行控制、吸收，進而能夠實現適應各種變形需要。無縫設計就是針對各種不利因素展開針對性的研究。第一，超常結構無縫設計能夠滿足建筑物正面不要設置永久縫的要求，實現其功能立面造型及重要的象征意義；第二，能夠克服變形縫設置可能引發的變形跟蹤性以及耐久性等方面產生的缺陷及問題；第三，可以有效避免變形縫間的結構單元由于質心和剛心不重合而造成的扭轉破壞效應；第四，實現機電設備管線布局不受橫向及縱向位置的固定影響，克服布局不靈活的問題；第五，給人們的視覺帶來新的沖突及體現，是當前人們關注的重點表現形式。

2 超長結構無縫設計技術

2.1 設計技術措施

第一，設置一定數量寬度為0.8 m的后澆縫及寬度為2.0 m的加強帶，同時澆筑主體結構及加強帶，等到結構封頂完成之后的第二年春天或秋天較冷時再進行后澆縫澆筑。允許40 m以內的結構構件在空氣中暴露，具體施工階段，要保證結構構件的單一長度必須滿足規范要求。第二，運用混凝土補償收縮技術，也就是按照一定比例將微膨脹劑摻和到混凝土中。建立起一定的鋼筋混凝土預應力，用以抵消其在收縮時所產生的拉應力，避免或減少構件出現裂縫的可能。第三，在剪力墻以及樓屋蓋梁板之間加強設置雙層雙向的配筋，并增加配置溫度應力筋。第四，填充墻要運用預制好的保溫外墻板或是經過構造處理的砌體，進而保證建筑主體大部分的結構構件是不會外露的，降低使用階段結構構件受到溫度變化的影響。第五，基于預應力筋對于構件溫度變形的約束作用，在建筑主體結構的首層樓板與頂部雙向布置無黏結預應力筋，并按照規定要求施加預應力。第六，在結構屋頂增加保溫隔熱措施，降低溫度對結構的影響。第七，盡可能避免結構斷面突變引發的應力集中。第八，加強圓孔邊、轉角等的構造筋，避免圓孔或轉角受溫度影響收縮產生裂縫。第九，將復合纖維按照一定比例摻到混凝土中，提高基體的抗拉強度，避免原有基體缺陷造成的裂縫。

2.2 施工技術措施

第一，施工中要對混凝土原料的質量以及技術指標進行嚴格控制，盡量減少粗細骨料中的含泥量，增加水泥磨細度。第二，當膨脹劑摻入量與混凝土強度等級矛盾時，在滿足泵送工藝相關要求下，盡可能降低混凝土水灰比,摻入一定量的減水劑，控制混凝土干縮量。第三，在混凝土入模、養護、終凝時全程降溫，減少水化熱及收縮。第四，混凝土振搗最好控制在5～15 s，泵送流態混凝土時依然要保持振搗狀態。第五，對于墻、梁板等構件要進行分層散熱澆筑，并做好后期保濕養護。絕不能提前拆模，避免混凝土失水過早。第六，運用企口施工縫對混凝土進行施工縫處理，且要保證鑿毛被清理干凈。第七，地下室結構側墻完成拆模后，要將符合要求的土體及時回填，避免墻體出現早期、中期裂縫。第八，跟進臨時保溫隔熱措施，防止結構負載不利產生的裂縫。第九，主體結構與非結構件連接要用鋼絲網加上砂漿過渡，避免出現非主體結構方面的裂縫。

3 結構裂縫的預防與控制

以某獨立高檔商住樓工程為例，對結構裂縫的預防與控制措施進行介紹。該建筑地上28層，包括裙樓2層,地下建筑1層,總體建筑面積47 650 m2，其中主要部分建筑平面尺寸如圖1所示。

圖1 總平面圖

3.1 設計方面

第一，要對結構構件進行合理布置，力求對稱、簡單、傳力明確。根據結構進行平面長向布置的梁，要盡量依照貫通設計。如果不能進行貫通設計，也要運用墻柱進行過渡?？锥磫芜呴L度如果大于800 mm，不能開設在平面薄弱部位，實在無法避免時，在洞口周邊要進行封閉圈梁設置。第二，要對加強帶與后澆帶進行合理劃分。在適當位置還要加設加強帶，而塔樓只在連體樓層間設置加強帶。基于塔樓與裙樓的荷重不同，變形在豎向方面的差異較大，所以要在塔樓封底完成后再封閉后澆帶。為優化施工進度，加強帶及樓板混凝土可以同時澆筑施工。第三，對結構構件混凝土強度等級要進行合理設計。地下室側壁、底板、樓板等大面積超長結構的設計，最好采用中、低等級強度的混凝土，但是不要超過C35。第四，薄弱部位構件必須提高配筋率。建議采用螺紋鋼，間距100～150 mm。案例工程地下室1/3高度側壁范圍處的水平鋼筋要加密間距到100 mm，側邊梁配置6準20的腰筋，沿著樓板長向配置準12@100的雙層板筋。

3.2 材料與施工方面

首先，水泥要選用低水化熱的。連體部分混凝土優選低水化熱礦渣水泥，與緩凝減水劑配合使用，混凝土入模溫度最好控制在25℃以下，盡量對現澆混凝土降低內外溫差，減緩干縮速率，避免裂縫出現。其次，充分養護混凝土。澆筑混凝土完成后，12 h以內必須進行覆蓋和澆水，及時做好養護工作。保證模板接縫處不會因失水導致干燥，為了順利拆模，在24 h候后微松開模板，繼續澆水養護到拆模，避免出現側壁或連體部分裂縫。最后，裂縫觀察。本工程從竣工到投入使用，通過定期回訪，未見地下室、塔樓連體部分等裂縫，也沒有接到用戶投訴。

4 結語

高層建筑鋼筋混凝土超長結構無縫設計至關重要。因此，當前高層建筑施工要嘗試綜合運用多種防裂技術，解決不同種類的超長結構無縫設計方面的裂縫控制問題。隨著科技的進步，各種新技術、新材料、新工藝不斷應用到高層建筑工程實踐中，超長結構無縫設計的裂縫問題必然會不斷解決并得到行之有效的控制。

[1]趙倩,郭亞佩.建筑工程超長鋼筋混凝土結構無縫設計分析[J].居業,2016(5)：54-55.