超長混凝土結構溫度應力分析及裂縫控制研究

蔡靖

摘要：現階段，我國超長混凝土結構數據中心項目數量，不斷隨著城市化發展進程的不斷加快而呈現出增加趨勢，并且，很多情況下，有些部位是不允許設置變形縫，所以，如何對超長混凝土裂縫進行有效控制，是重要的節點控制環節，也是施工單位在工程施工階段的重要內容。

關鍵詞：超長混凝土結構;溫度應力分析;裂縫控制措施

所謂超長混凝土結構主要是指混凝土的單元結構長度超出了標準規范中伸縮縫的最大間距。由于混凝土結構受到溫差的影響作用會出現變形問題，并且，當結構變形受到構件約束作用影響時，變形就不會自主發生，在這個過程中就形成了溫度應力。而且，當混凝土結構因出現收縮問題而產生的拉應力，超出了混凝土結構原有的抗拉能力時，導致混凝土結構出現裂縫問題。目前，在建筑行業的建設施工階段，學者針對建筑超長結構進行了研究，這些研究情況也為我國在這方面的建設施工提供了寶貴經驗。

一、超長混凝土結構溫度應力的分析

不管哪種結構和哪種形式的建筑工程，都會受到自然環境因素的影響，如晝夜溫差、天氣變化、太陽輻射等，并且，這些影響因素會對建筑工程的建設施工全過程產生影響。通常情況下，溫差的作用影響導致建筑工程混凝土結構出現溫度應力，而這些溫差的作用影響主要包含了驟然溫差、季節溫差、日照溫差這三種形式，其中，針對混凝土結構的變形現象和裂縫問題影響最為顯著的是季節溫差，驟然溫差和日照溫差這兩種溫差對混凝土結構的裂縫問題影響較小，所以，采取局部構造方式、保溫隔熱方式等措施，能夠有效的解決這些問題。

同時，混凝土結構受到溫差的作用影響，會在墻面和柱體等部位產生縱向的變形影響，這種變形影響問題的發生具有明顯的靈活性。但是，針對板梁等橫向結構的變形問題，會受到豎方向上的部件壓迫影響，導致板梁的橫向結構出現內力，這種內力就是溫度應力。而且，混凝土結構的抗壓性能較強且抗拉性能較小，所以，溫度應力會使混凝土結構受到拉力的作用影響，如果這個拉力的作用大小超出了混凝土結構的抗拉限度，會使其出現明顯的裂縫問題，所以，相較于傳統的混凝土建筑結構而言，超長混凝土建筑結構更容易出現裂縫問題，并且，會受到溫度變形的作用影響而出現裂縫加重的現象，形成了嚴重的結構性裂變。

二、超長混凝土結構裂縫問題的產生原因

首先，受到沉降、溫度等諸多因素的作用影響，導致混凝土結構出現裂縫問題的幾率為80%左右;其次，受到結構次應力、動靜荷載的作用影響，導致混凝土結構出現裂縫問題的幾率為20%左右。所以，不管是哪種原因引起的結構裂縫問題，都與其施工工藝、施工材料、結構設計等諸多方面存在緊密聯系，而超長混凝土結構裂縫問題多是由結構次應力和動靜荷載所引起的。

三、超長混凝土結構裂縫問題的控制措施

（一）降低構件之間的約束力

在針對超長混凝土結構裂縫問題進行處理時，可以適當的降低構件之間存在的約束力，增加混凝土結構的靈活性，使得其變形性能增加，從而能夠有效的防止混凝土結構出現因內力作用而引起的裂縫問題。首先，通過縮小構件的實際大小來降低約束力，豎向的構件尺寸在變小之后，能夠降低構件對梁板的約束作用，從而降低對超長混凝土結構的約束應力，但是，這種做法會使得結構的剛度性降低;其次，設置具有滑動性的支座，能夠在梁板和構件之間進行調整，降低對梁板的約束作用;再次，設置后澆帶，能夠降低施工過程中溫度應力的作用影響，從而能夠降低因溫度導致收縮裂縫問題的發生幾率;最后，需要設置永久性的伸縮縫，避免超長混凝土結構在使用過程中出現裂縫問題。但是，這種方式在使用的過程中，會降低超長混凝土結構的抗震性能。

（二）增加機構的抗拉伸性能

首先，可以在混凝土混合材料中添加膨脹劑等外部添加劑，來增強混凝土建筑結構的膨脹性能，并且，當產生溫度應力時，可以通過自身結構的膨脹來彌補因溫差導致的收縮問題，從而避免超長混凝土結構出現裂縫問題。雖然這種處理方式能夠有效的控制早期裂縫問題，但是，針對溫度差異導致的裂縫問題和收縮作用導致的裂縫問題整體處理效果不明顯;其次，可以適當的采取增加預應力的方式，來平衡溫度應力帶來的影響，有效的降低超長混凝土結構出現裂縫問題，以及提高其整體的承載性能。但是，這種方式具有施工成本投入較大的弊端。

（三）降低構件之間的約束力與增加機構的抗拉伸性能相互結合

在針對超長混凝土結構裂縫問題進行控制的時候，如果僅僅是利用降低構件之間的約束力，或者增加機構的抗拉伸性能對其進行處理，雖然能夠解決這些裂縫問題，但是，會出付較大的代價，如成本投入大等。因此，在實際的裂縫問題處理過程中，要注重將兩者進行相互結合應用，不僅能夠實現最佳的處理效果，還能夠最大程度的降低企業經濟成本投入。

四、結語

綜上所述，受到建筑行業高速發展的影響，我國在建筑工程的施工階段，逐漸開始推廣應用超長混凝土結構。雖然這種結構具有明顯的施工優勢，但是，也會受到溫度應力的作用影響，導致結構出現裂縫問題。因此，在實際的施工階段，需要對其產生裂縫的原因進行全面分析，并結合實際情況采取切實可行的處理措施，保證工程的建設施工質量。

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（作者單位：南京市市政設計研究院有限責任公司）