建筑超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

【摘 要】隨著我國(guó)的建筑行業(yè)的不斷興起和發(fā)展，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的建筑也越來(lái)越為常見，在超產(chǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，建筑設(shè)計(jì)要求較普通長(zhǎng)度的建筑設(shè)計(jì)而言是更高的，且設(shè)計(jì)業(yè)更為復(fù)雜。本文在對(duì)實(shí)際的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)建筑工程研究分析的基礎(chǔ)上，對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的建筑有一個(gè)界定，并提出了該類結(jié)構(gòu)可能存在的問題，然后進(jìn)一步探討了超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)要點(diǎn)，最后針對(duì)溫度應(yīng)力問題提出了應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】建筑；超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)界定；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；溫度應(yīng)力；應(yīng)對(duì)分析

我國(guó)城市各類公共建筑和民用住宅的建設(shè)規(guī)模在不斷壯大，隨著其飛速發(fā)展以及人們對(duì)建筑的高要求，建筑的體型變化也越來(lái)越多，而超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)就是近年來(lái)的一種新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)要求也是非常高的，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不斷提高，因?yàn)闇囟葢?yīng)力的存在，所以很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，影響建筑物的使用性能。除此之外，還有一些問題都是在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的，要采取適當(dāng)?shù)目刂品椒?，從而建造出高質(zhì)量的建筑。

1.建筑超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)界定和超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可能存在的問題

我國(guó)對(duì)建筑超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)有一個(gè)界定，相關(guān)國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了不同結(jié)構(gòu)類型的建筑所允許的伸縮縫的最大間距，雖然每種結(jié)構(gòu)的建筑所允許的最大間距有所差別，但是在一般情況下，都可以將這個(gè)值取為50米，這是在正常情況下超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的界定。然而眾所周知，因?yàn)榻ㄖ袠I(yè)的區(qū)域性和周期長(zhǎng)的特征，在施工過程中可能會(huì)遇到惡劣的氣候條件，考慮到施工條件的影響影響因素，需要采取有效的措施來(lái)保證施工的正常和有序進(jìn)行。在溫度低的環(huán)境下，要在設(shè)計(jì)中考慮到屋面的保溫措施，在寒冷地區(qū)，例如北方的冬季施工，絕對(duì)需要對(duì)墻體和屋面進(jìn)行保溫，而在炎熱的環(huán)境下，則要對(duì)墻體和屋面采取隔熱的措施。與此同時(shí)，在惡劣的施工條件下，建筑材料會(huì)產(chǎn)生較大幅度的收縮，在施工過程中，也可能會(huì)根據(jù)需要采取一系列特殊的施工工藝，在這種情況下，結(jié)構(gòu)伸縮縫間距要適當(dāng)減小。如果在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，并未設(shè)置伸縮縫，那么為了確保建筑結(jié)構(gòu)的安全正常的使用，必須考慮到混凝土收縮應(yīng)力以及在溫度的影響下，混凝土所產(chǎn)生的變化，并對(duì)其進(jìn)行有效的控制。

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較普通結(jié)構(gòu)而言是有更高的要求的，也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，所以在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的建筑中可能會(huì)存在一些問題，而這些問題需要建筑行業(yè)的相關(guān)從業(yè)人員不斷去研究探討，從而找出最為科學(xué)合理的解決辦法?？赡艽嬖诘膯栴}主要體現(xiàn)在因?yàn)樗嗪退髸?huì)產(chǎn)生水化熱，而這一熱量直接導(dǎo)致了混凝土的內(nèi)部溫度高于外部的溫度，造成了內(nèi)外的一個(gè)溫差，在這種溫差的作用下，建筑結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部會(huì)有拉壓應(yīng)力的產(chǎn)生，一旦表面的拉應(yīng)力超過了混凝土所能夠承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂縫就會(huì)產(chǎn)生。除此之外，混凝土還會(huì)受到溫度應(yīng)力的影響，剛剛攪拌完的混凝土因?yàn)楹退a(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，所以會(huì)有熱量產(chǎn)生，溫度是較高的，隨著時(shí)間的過去，混凝土的溫度會(huì)逐漸散去，然后直至冷卻，最后發(fā)生冷縮，而且混凝土?xí)凶陨硎湛s的現(xiàn)象，導(dǎo)致在這一過程中會(huì)有很大的收縮應(yīng)力，一旦收縮應(yīng)力超過混凝土所能夠承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)有裂縫生成，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)灤┱麄€(gè)混凝土截面。

2.建筑超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鋼筋混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)最主要的技術(shù)難題就是開裂的問題，目前實(shí)際工程中一般采取后澆帶的方法，但是后澆帶雖然能防止混凝土由于收縮和徐變而產(chǎn)生的裂縫卻不能防止溫度裂縫，而且影響施工工期，給施工帶來(lái)許多的不便。近些年來(lái)，補(bǔ)償收縮混凝土的方法在工程中得到廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果，使用膨脹劑作為建筑結(jié)構(gòu)裂滲控制的一個(gè)有效技術(shù)措施，已受到設(shè)計(jì)施工界的認(rèn)可，根據(jù)具體的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土裂縫控制進(jìn)行了計(jì)算分析，合理分布膨脹加強(qiáng)帶，提出了構(gòu)造鋼筋的合理布置，膨脹混凝土由于價(jià)格低廉，施工方便，抗裂性能良好而大受歡迎。

3.超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中溫度應(yīng)力問題及其應(yīng)對(duì)分析

如果溫差變化較大用加大鋼筋用量來(lái)抵抗混凝土收縮徐變和溫度應(yīng)力已無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫結(jié)構(gòu)總體超長(zhǎng)過多，特別是在頂部?jī)蓪勇短焱＼噲?chǎng)，在北方寒冷天氣下及炎熱天氣下溫度突變會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成極不利的影響。為了有效地解決超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力問題，可以從室內(nèi)恒溫下超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)對(duì)，以及室外溫度計(jì)變化劇烈的環(huán)境下結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的應(yīng)對(duì)來(lái)考慮。對(duì)于結(jié)構(gòu)室內(nèi)恒溫下超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)的裂縫分布主要和施工期間的工序和混凝土澆搗質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)闇囟茸兓^小，溫度應(yīng)力已不成為決定因素。所以混凝土的澆搗、施工順序、混凝土的配合比、及混凝土中外加劑成了重要的防治抗裂的技術(shù)內(nèi)容。在超長(zhǎng)部位根據(jù)位置設(shè)置出多塊混凝土澆筑區(qū)域，每批澆筑的混凝土區(qū)域均以20m區(qū)域跳倉(cāng)澆筑。在建筑中部設(shè)置一條貫通建筑長(zhǎng)度方向的膨脹后澆帶，膨脹后澆帶寬2米，在結(jié)構(gòu)屋頂混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不得封堵，在這個(gè)時(shí)期，兩側(cè)的混凝土可以相對(duì)自由的收縮，其收縮變形可以大部分完成。

為此，在混凝土中采用微膨脹混凝土，在混凝土中加入引氣劑來(lái)改善混凝土性能并在混凝土中摻入一定量抗裂纖維來(lái)抵消混凝土收縮應(yīng)力，防止裂縫的發(fā)展及產(chǎn)生?；炷翍?yīng)充分澆搗，并且在初期強(qiáng)度產(chǎn)生后用水漫的養(yǎng)護(hù)方式，使得混凝土在整個(gè)強(qiáng)度發(fā)展階段不會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。在整個(gè)混凝土強(qiáng)度發(fā)展階段養(yǎng)護(hù)不得停止，混凝土板底采用噴頭噴水霧方式養(yǎng)護(hù)。另外，后澆帶內(nèi)的板筋一般采用直通加彎或者搭接的做法，其內(nèi)部梁縱筋作法有兩種，第一是直通不切斷，必須適當(dāng)加大邊跨梁的縱筋配筋率，同時(shí)增加該跨梁腰筋，這種做法施工簡(jiǎn)單，但是存在混凝土硬結(jié)收縮會(huì)受到一定約束的缺陷；另一種做法是斷開梁縱筋，先搭接縱筋，澆縫前進(jìn)行焊接，這樣保證了后澆帶兩側(cè)混凝土的自由收縮。本工程的膨脹加強(qiáng)帶鋼筋斷開，采用搭接方式防止在混凝土強(qiáng)度發(fā)展階段膨脹加強(qiáng)帶鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力。對(duì)于結(jié)構(gòu)樓板采用通長(zhǎng)雙向鋼筋配置，在建筑四角特別是邊跨位置提高配筋率來(lái)抵抗混凝土產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力。針對(duì)室外露天框架結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境較惡劣，在此位置除了采用與室內(nèi)相同的技術(shù)手段外需要針對(duì)該部位的特殊情況做處理。采用與室內(nèi)相同的技術(shù)手段，在樓板頂部車道耐磨層內(nèi)設(shè)置保溫層，防止溫度影響劇烈，使得結(jié)構(gòu)總體處于溫度緩慢變化階段；同時(shí)在樓板底部亦設(shè)置保溫層。對(duì)于本結(jié)構(gòu)的露天區(qū)域部位加大板鋼筋配筋量。

4.結(jié)語(yǔ)

超長(zhǎng)高層的不斷出現(xiàn)，使得混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)較易出現(xiàn)的溫度收縮裂縫呈現(xiàn)逐漸增多趨勢(shì)。掌握了超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及其與普通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同與復(fù)雜性，探討分析超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及其可能存在的問題，采取有效的控制方法，從而建造出高質(zhì)量安全的建筑。