超長混凝土結構工程實踐

羅來勇 董 婕

（1.江蘇揚建集團有限公司，江蘇 揚州 225000；2.揚州市建筑設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225000）

隨著社會經濟的快速發展，我國建筑行業也得到有效提升，建筑工藝越來越多，不過由于特殊工藝流程的要求，建筑工程中伸縮縫的設置數量逐漸減少，甚至超出了我國規定的伸縮縫設置限定值，這種結構就被稱之為超長混凝土結構。不過眾所周知，伸縮縫設置的不合理會導致建筑結構出現裂縫等問題，影響結構質量及使用安全。所以在設置超長混凝土結構時，就需要對結構的抗裂性能予以科學研究，并采取合理方式，降低裂縫的影響，延長建筑物的使用壽命。

1 工程概況

泰州醫藥產業園中試四期廠房總建筑面積47 萬余平方米。分藥品生產區、醫療器械區及配套服務區。藥品生產區主廠房為20 棟，長101.5 米、寬24.8 米的四層現澆鋼筋混凝土框架結構，一層層高6.0 米，二～四層層高5.5 米。根據業主要求樓面活荷載按8KN/M2 設計，樓面采用300mm 厚現澆空心樓面，由于藥品生產有特殊工藝要求，所以要求結構不能夠設置伸縮縫。

2 溫度應力的分析

由于設計要求施工時針對超長混凝土施工采用有效的措施，所以本工程分析時不考慮施工時的溫差。僅考慮使用期間的溫差。根據泰州市氣象局提供的1997～2009 年氣溫表，詳表1。及參照中國氣象科學數據共享服務網上查詢的1971～2000 年的氣象資料。見表2。

結合上述數據及本次工程的具體情況，在施工溫差變化的研究中，平均最高氣溫選擇了該城市08 年7 月份的最高溫度，即29.2 攝氏度；平均最低氣溫選擇01 年1 月份的最低氣溫，即0.9 攝氏度；年平均相對濕度則選擇11 年數值，即76.4%。工程結構構件使用期間存在的溫度變化情況與使用期間遇到的最高和最低月平均溫度與框架封閉時的溫度之間的均勻溫差。由于主體施工澆筑時間在8～11 月期間。所以本工程選用月平均最高與最低溫度差即：Tmax-Tmin=28.30C。

對于本工程采用PMSAP 計算，直接輸入溫差為28.30C，計算得到L 軸心溫度應力工況的計算結果彎矩、剪力、軸力分別詳見圖1、圖2、圖3 。

表1 泰州1997～2009 年泰州各月平均氣溫表

表2 南京1971～2000 年泰州各月平均氣溫表

圖1 L 軸心溫度應力彎矩圖

圖2 L 軸心溫度應力剪力圖

圖3 L 軸心溫度應力軸心圖

計算結構表明： 1） 框架端部跨溫度應力作用彎矩及剪力比較大。2） 中部跨溫度應力作用軸向力比較大；3） 由于底層受地基基礎約束影響,溫度應力比較大。

3 控制和抵制溫度應力的設計措施

3.1 設置后澆帶

在我國現有的《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》 (JGJ3- 2010) 中，對后澆帶設置及技術要求進行了明確規定和說明，后澆帶的設置可有效解決混凝土結構設置中存在的收縮問題，防止裂縫現象的產生。在實際作業中，施工人員最常使用的后澆帶設置思路是對前期混凝土結構予以縮放，以此滿足收縮變形的控制要求。前期混凝土結構施工中，收縮應力值的設置相對較大，在后期工作中，可通過釋放混凝土收縮應力的方式來避免結構變形問題的產生，完成后澆帶的設置，不過在施工中，應確保各項施工作業的合理性，強化釋放效果，防止安全隱患的產生。

根據計算使用階段的溫度應力可知，整體結構在溫度應力作用下的不動點位置在7 軸線。在該處設置后澆帶有利于減小超長混凝土結構的溫度應力作用效應。本工程在7 軸心左側兩米處設置了一個800mm 寬的后澆帶。后澆帶采用比原樓面強度等級高一級的混凝土外摻12%UEA。要求澆筑時間為樓面施工完成后60 天后方能施工后澆帶。由于本工程施工時間是在8～11 月份。氣溫比較適中。要求施工時的溫度為150C 左右。這對于溫度應力的折減效應更加明顯。

3.2 采用膨脹劑

收縮裂縫是混凝土結構施工中最常存在的問題，為降低收縮裂縫帶來的影響，在實際作業中會通過添加膨脹劑的方式，來達到控制因溫度變化而引起的收縮拉應力變化，進而有效預防收縮裂縫的產生。在超長混凝土施工中，最常使用的膨脹劑材料為UEA 收縮補償混凝土，該材料在應用過程中，會隨著混凝土的硬化而不斷加大膨脹效果，增加混凝土結構的預應力，用以補償硬化過程中存在的溫度收縮拉應力變化，確保混凝土結構的質量。這就是結構“以抗為主”的設計原則。本工程在樓面混凝土外摻了6%UEA。在后澆帶部位外摻了12%UEA。

3.3 建筑措施

本工程要求建筑節能達到65%設計標準，加強屋面保溫隔熱措施,采用高效保溫材料。本工程外窗均采用一體化遮陽型雙層整體鋁合金節能窗，外墻采用了240mm 厚蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫系統，冷橋部位采用耐火等級為A 級的水泥發泡保溫板。屋面、地面均采用水泥發泡保溫板，屋面設計為種植屋面，更加增加了屋面的保溫性能。

3.4 施工措施

對于控制超長混凝土結構裂縫，施工措施也是至關重要的。其具體采用的措施有：首先，在混凝土材料的選用上，以低水熱化水泥材料為主，如硅酸鹽水泥，削弱混凝土調配中的水熱化反應，且通過與粉煤灰、磨細礦渣粉等材料按一定比例混合攪拌的方式提高混凝土材料質量，滿足超長混凝土施工要求，達到裂縫的控制效果。其次，對混凝土原材料的用量實行科學管控，尤其要控制水泥材料的用量，以降低水灰比，減少混凝土攪拌中存在的溫度積聚升高現象，避免溫度及收縮裂縫的產生。再次，科學選擇骨料。超長混凝土施工中，混凝土材料中所需的骨料應該以級配高、密度大、彈性強，雜質少的優質骨料為主，并保證骨料體積比大于75%。最后，混凝土的入模溫度應控制在10℃～20℃；5） 采取保溫保濕養護，采用塑料薄膜加麻袋養護法進行養護。確保混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不大于20℃。

4 結語

綜上所述我們可以明確獲知，超長混凝土結構在目前的建筑工程被越來越廣泛地使用。但是，只要我們在超長混凝土工程中對建筑結構認真分析，從設計源頭出發，從結構措施、建筑保溫措施、施工措施等多方面、多角度采用有效措施，如本工程的在適當的位置設置后澆帶，摻微膨脹劑，加強建筑保溫，選擇適當的材料，采取一定的級配，運用適當的工藝，有效降低混凝土結構的裂縫發生，做好超長混凝土結構施工將不再是難題。