防止和減輕超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)建議

任 雙

(遼寧市政建設(shè)工程有限公司 110021)

防止和減輕超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)建議

任 雙

(遼寧市政建設(shè)工程有限公司 110021)

根據(jù)具體工程設(shè)計(jì)實(shí)踐和體會(huì)，注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，簡要分析了溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了對超長混凝土結(jié)構(gòu)如何有效設(shè)置后澆帶及其它一些控制和抵抗溫度收縮應(yīng)力的具體設(shè)計(jì)措施?？晒┰O(shè)計(jì)人員借鑒參考。

超長混凝土結(jié)構(gòu) 溫度 收縮 裂縫 后澆帶設(shè)計(jì) 措施

1前言

建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫較為普遍，裂縫的類型也很多，但按成因基本可歸結(jié)為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。隨著建筑向大型化和多功能發(fā)展，超長（即超過溫度伸縮縫間距）高層或大柱網(wǎng)建筑不斷出現(xiàn)，混凝土強(qiáng)度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應(yīng)用，使超長混凝土結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)的溫度收縮裂縫有逐漸增多的趨勢。雖然這類裂縫屬非結(jié)構(gòu)性裂縫，一般不致影響構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)安全，但卻會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性。

2溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)

混凝土在結(jié)硬的過程中發(fā)生收縮，溫度變化時(shí)會(huì)熱脹冷縮，當(dāng)這兩種變形受到約束后，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力，這兩種應(yīng)力分別超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。超長混凝土結(jié)構(gòu)中較多見的是在收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力共同作用下所產(chǎn)生的溫度收縮裂縫。要分析溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)，首先應(yīng)掌握收縮和溫度變形的一些基本概念。

2.1 收縮變形的特性及影響因素：

一般混凝土最終收縮應(yīng)變約3～5×10-4，其特點(diǎn)是早期收縮快，半年可完成第一年收縮量的80～90%，一年后仍發(fā)展但已不明顯。其影響因素主要有混凝土強(qiáng)度等級，水泥品種，水灰比，坍落度，養(yǎng)護(hù)（保溫，保濕）和體表比。

2.2 溫度變形的特性及影響因素：

混凝土溫度線脹系數(shù)一般為1.0×10-5/C°，其變形隨溫差而變化，一般發(fā)生在混凝土結(jié)硬一直到房屋使用期間。其影響因素有季節(jié)溫差，內(nèi)外溫差和日照溫差。

2.3 溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)：

⑴該裂縫由收縮和溫度變形共同產(chǎn)生，其分布一般為收縮和溫度兩種裂縫的組合，隨環(huán)境濕度和溫度而變化，隨時(shí)間而發(fā)展，裂縫的開裂和危害程度往往較單一的收縮或溫度裂縫嚴(yán)重。

⑵根據(jù)具體工程裂縫出現(xiàn)的時(shí)間、發(fā)展與變化、以及分布、形狀、尺寸等特征。一般可分為以收縮變形為主或以溫度變形為主，實(shí)際工程中較常見的是以收縮變形為主的溫度收縮裂縫，一般發(fā)生在混凝土澆筑后一年內(nèi)，但多見半月至數(shù)月之內(nèi)。

⑶主要影響的部位及構(gòu)件是底層和頂部數(shù)層梁板構(gòu)件以及基礎(chǔ)梁、挑檐、欄板等外露構(gòu)件。

⑷梁板裂縫呈現(xiàn)不同分布和特征，梁縫一般垂直于縱向，分布在兩側(cè)面，兩頭細(xì)、中間寬、棗核形。裂縫為表面，深進(jìn)或貫通。單向板縫等間距平行于短邊。雙向板縫較重于單向板縫，兩個(gè)方向板縫縱橫交錯(cuò)，不規(guī)則，縫多為貫通，板面縫一般寬于板底縫。

3防止和減輕超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫的設(shè)計(jì)建議

3.1 設(shè)置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應(yīng)力的措施

3.1.1有效設(shè)置后澆帶后澆帶是列入高規(guī)中的一種目前設(shè)計(jì)人員常采用的方法，它利用了混凝土早期收縮量大的特性，其設(shè)計(jì)思路是“以放為主”。主要作用是釋放早期混凝土收縮應(yīng)力，減小以收縮為主的變形。高規(guī)雖然對后澆帶的間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時(shí)間有較明確要求，不少資料對此也有所介紹。但是結(jié)合多年來對蘭州地區(qū)幾個(gè)較大型超長工程的設(shè)計(jì)實(shí)踐，深感對后澆帶的做法必須予以重視。如設(shè)計(jì)施工處理不好，不僅起不到予期的效果，還會(huì)留下結(jié)構(gòu)隱患。因此就后澆帶的具體做法提出以下建議和看法：

⑴間距：高規(guī)規(guī)定為30m～40m.建議具體工程應(yīng)結(jié)合建筑物長度、氣候環(huán)境特點(diǎn)綜合考慮，一般應(yīng)控制在30m左右。

⑵位置：

①小跨梁開間或受力較小的部位，一般可在梁跨三分之一處。

②平面布置時(shí)要注意梁的布置宜平行于后澆帶以免梁截?cái)嗵唷?/p>

③視具體情況可沿平面曲折通過。

⑶寬度：高規(guī)規(guī)定800～1000mm.建議預(yù)留的寬度要考慮滿足鋼筋錯(cuò)開搭接要求。可允許大于1000mm

⑷鋼筋：目前對后澆帶內(nèi)梁縱向鋼筋處理有兩種做法。

第一種：梁板鋼筋均斷開后搭接（高規(guī)要求），但由于梁鋼筋搭、焊接處理困難，質(zhì)量不易保證，易給結(jié)構(gòu)造成隱患。

第二種：板鋼筋斷開，梁鋼筋直通不斷。目前工程采用較多，但由于截?cái)嗔狠^多時(shí)，鋼筋全部不斷會(huì)約束混凝土收縮，達(dá)不到予期效果。

⑸澆筑時(shí)間：高規(guī)要求，宜在兩個(gè)月后且澆筑時(shí)的溫度宜低于主體混凝土澆筑時(shí)的溫度。由于混凝土早期收縮量大，相對一年的收縮量，半月約占30～40%；1個(gè)月約占45～55%；2個(gè)月約占65～75%；半年約占80～90%，故應(yīng)按規(guī)范執(zhí)行，一般應(yīng)保證兩個(gè)月后澆筑。

⑹后澆混凝土：采用無收縮或微膨脹混凝土，強(qiáng)度較主體混凝土提高C5級。

⑺設(shè)計(jì)時(shí)要特別交待以下請施工單位注意的問題：

①后澆帶兩側(cè)宜設(shè)鋼筋網(wǎng)片，防止主體混凝土流入后澆帶。

②后澆帶混凝土澆筑前應(yīng)清理鑿毛，澆筑時(shí)振搗密實(shí)，精心養(yǎng)護(hù)。

③后澆帶兩側(cè)支撐保證穩(wěn)定可靠，后澆帶混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)方可拆除。

3.1.2針對性地采取控制和抵抗溫度收縮應(yīng)力的措施

⑴加強(qiáng)屋面保溫隔熱措施，采用高效保溫材料，嚴(yán)格滿足建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

⑵屋面板、外廊板，陽臺板等外露室外現(xiàn)澆板（含施工期間主體暴露時(shí)間較長的室內(nèi)現(xiàn)澆板）以及板跨大于4m且采用泵送混凝土的雙向連續(xù)板等溫度收縮應(yīng)力較大的板，均應(yīng)在板面（即板的受壓區(qū)）配置不小于φ6@200雙向鋼筋網(wǎng)片，或支座鋼筋隔一全跨貫通，但間距不宜大于200mm，每一方向配筋率不宜小于0.1%.以上板在有受力鋼筋處，實(shí)配鋼筋尚應(yīng)考慮溫度收縮應(yīng)力影響予以適當(dāng)增大。

⑶框架梁及所有現(xiàn)澆梁凡高度≥600者（外露梁高度≥500）均設(shè)置不小于2 φ12腰筋。腰筋宜細(xì)而密，間距不應(yīng)大于200mm，每側(cè)腰筋配筋率不宜小于0.1%.

⑷檐口板，外露欄板應(yīng)雙面雙向配筋，上下端頭各配≥2φ10溫度抵抗筋，并每隔15～20m設(shè)置一道20mm溫度伸縮縫。

⑸控制現(xiàn)澆板混凝土強(qiáng)度等級不宜大于C35.后澆帶列入高層規(guī)程后已在大量工程中廣泛使用。

3.2 采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土

3.3 采用予應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

予應(yīng)力混凝土可增強(qiáng)梁板剛度，梁板中所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力可抵消由于混凝土溫度變化和收縮產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力，從而達(dá)到擴(kuò)大溫度伸縮縫間距不設(shè)后澆帶的目的。經(jīng)對珠海機(jī)場調(diào)研了解到：梁板在采用無粘結(jié)予應(yīng)力混凝土后，平面尺寸84×48 m，未設(shè)后澆帶，使用良好。

4結(jié)語

⑴溫度收縮裂縫是蘭州地區(qū)超長混凝土結(jié)構(gòu)中較常見且日趨增多的裂縫，由于該裂縫的危害性及規(guī)范的局限性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)予以足夠重視。

⑵本文從設(shè)計(jì)角度上簡析了混凝土收縮和溫度變形的特性，影響因素以及溫度收縮裂縫的成因和基本特點(diǎn)，以使設(shè)計(jì)人員建立最基本的概念來針對性地結(jié)合具體工程特點(diǎn)考慮防止和減輕溫度收縮裂縫的具體措施。

⑶“設(shè)置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應(yīng)力的綜合措施”注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，對裂縫采取“放”“防”“抗”相結(jié)合的構(gòu)想。工程實(shí)踐證明，對防止和減輕超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮裂縫比較有效，但其中一些措施主要基于設(shè)計(jì)概念和定性分析，如何通過進(jìn)一步的定量計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，尚需做深入工作，具體工程在采用時(shí)應(yīng)根據(jù)其各自特點(diǎn)，并結(jié)合蘭州地區(qū)8°抗震設(shè)防要求綜合考慮。

⑷后澆帶內(nèi)梁鋼筋斷與不斷一直有兩種不同的看法和處理方法。通過多年在一些超長建筑上的設(shè)計(jì)實(shí)踐，本文提出了梁鋼筋下部不斷開，上部及腰筋可錯(cuò)開搭接或先搭后焊的處理方法，同時(shí)對后澆帶其它具體做法也較詳細(xì)地進(jìn)行了闡述并提出了建議。

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1007-6344（2015）04-0151-01