超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計與控制探討

[摘要]隨著對建筑功能和美觀的要求的提高，很多大型超長結(jié)構(gòu)設(shè)計成了無縫結(jié)構(gòu)，本文主要就超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計與控制進行了探討。

[關(guān)鍵詞]超長結(jié)構(gòu)；無縫設(shè)計；建筑物

1、超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計與控制的目的和意義

超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計具有以下目的和意義：1）增加立面美觀效果：2）增加結(jié)構(gòu)耐受性；3）增加結(jié)構(gòu)合理勝；4）有利于布線靈活；5）突破常規(guī)改進技術(shù)。

2、超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計與控制的技術(shù)措施

超長無縫結(jié)構(gòu)的溫度作用和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響卻不可忽略，因此有必要對超長結(jié)構(gòu)采取一定的技術(shù)措施，以減小溫度應(yīng)力或者避免產(chǎn)生一些不利因素。

2.1設(shè)計措施

1）施加預應(yīng)力，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中施加預應(yīng)力，即在樓板中布置雙向預應(yīng)力鋼筋；2）設(shè)置后澆帶或加強帶；3）采用補償收縮混凝土技術(shù)，即在普通混凝土中摻臺一定比例的微膨脹劑；4）保溫隔熱，使盡量少的結(jié)構(gòu)暴露在自然環(huán)境中；5）提高材料的抗拉性能，如在混凝土中摻入一定比例的復合纖維材料，則可提高混土的抗拉性能；6）采取必要的構(gòu)造措施，盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變產(chǎn)生應(yīng)力集中一的現(xiàn)象。

2.2施工措施

1）控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)指標，混凝土質(zhì)量的好壞對結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生有很大的影響；2）添加減水劑；3）加強養(yǎng)護，采用棍凝土低溫如模、低溫養(yǎng)護，使混凝土終凝溫度盡量降低，以減少水化熱和收縮；4）加強混凝土的振搗，要提高混凝土的密實度，必須對混凝土進行充分的振搗，最宜的振搗時間為5-15s～5）保證后澆帶的施工質(zhì)量；6）分層澆筑，墻、梁、板裂縫產(chǎn)生的主要原因是收縮，因此，墻、梁、板構(gòu)件應(yīng)分層散熱澆灌。7）選擇合適的澆筑時間；8）其他一些措施，如添加粉煤灰，減少水泥用量，降低混凝土干縮量；主體結(jié)構(gòu)與填充墻以及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連結(jié)采用鋼絲網(wǎng)加砂漿過渡，以其不出現(xiàn)任何形式的非主體結(jié)構(gòu)的裂縫，影響使用、影響心理承受能力；等等。

3、工程案例

3.1工程概況

某火車站由主站房和站臺雨棚組成，主站房內(nèi)有國鐵和地鐵結(jié)構(gòu)，主站房為全部高架站房，主要分為3層（不包括夾層）：首層為出站通道、售票廳、設(shè)備和商業(yè)用房以及停車場.地面標高為±0.000 m.頂面標高為10.250 m，層高為1 0.25 m，在線側(cè)局部區(qū)域設(shè)置小夾層，其樓面標高為5.000 m，主要為辦公用房：2層為站臺層，由線路、站臺和基本站臺、候車廳組成，其頂面標高為20.250.層高為10.0 m；3層為候車廳層，其屋面標高為44.250～52.050 m.其中在線側(cè)設(shè)置高架層夾層.夾層樓面標高為30.450 m。站房最大平面尺寸：順軌方向為239.8 m.垂直于軌道方向為490.7 m。如圖1所示。由于平面尺寸很大.為減小溫度作用和地震作用對結(jié)構(gòu)的影響，在高架層及以上的結(jié)構(gòu)設(shè)置防震縫（兼作伸縮縫），順軌向和垂直于軌道方向各設(shè)置兩道防震縫，垂直軌道方向的兩道防震縫將高架車道與候車廳完全分開，順軌方向的兩道縫則將高架層和屋蓋分為3部分，使各部分的平面尺寸均為160 m左右。由于該工程規(guī)模龐大，致使縱橫兩向都設(shè)置了兩道防震縫之后.分離開來的每部分的平面尺寸仍然大大超過規(guī)范規(guī)定不設(shè)縫的范圍，而超長混凝土結(jié)構(gòu)由于材料、形狀的特點和外界環(huán)境的影響，會產(chǎn)生溫度收縮裂縫，降低結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性.因此.超長混凝土結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計和采取可靠的施工措施防止產(chǎn)生溫度收縮裂縫是本工程的重點設(shè)計內(nèi)容。

3.2防止超長混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度收縮裂縫的技術(shù)措施

3.2.1設(shè)置后澆帶或加強帶.加強帶與主體結(jié)構(gòu)同時澆筑，后澆帶待結(jié)構(gòu)封頂以后，過完冬季再澆筑，使得主體結(jié)構(gòu)在未做好保溫措施以前暴露在大氣中的單體最大長度不超過40 m。這樣，就可以滿足施工階段的結(jié)構(gòu)單體長度滿足規(guī)范要求。

3.2.2施加預應(yīng)力.在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中施加預應(yīng)力，即在樓板中布置雙向預應(yīng)力鋼筋。有研究和實測數(shù)據(jù)表明.在靠近屋面的3-5層樓面最容易受到溫度變化的影響.如在這些層的樓板上布置預應(yīng)力鋼筋，可以有效地避免或者減少溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響。

3.2.3采用補償收縮混凝土技術(shù)，即在普通混凝土中摻臺一定比例的微膨脹劑.摻了微膨脹劑的混凝土在水化過程中產(chǎn)生一定的膨脹.在鋼筋和鄰位限制下.在鋼筋混凝土中建立一定的預應(yīng)力.這一應(yīng)力能大致抵消混凝土在收縮過程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效地防止或較少裂縫的產(chǎn)生。

3.2.4保溫隔熱，使盡量少的結(jié)構(gòu)暴露在自然環(huán)境中。采用預制保溫外墻板或者經(jīng)構(gòu)造處理過的砌體填充墻.保證主體結(jié)構(gòu)大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件不暴露在自然環(huán)境中，而在建筑物的使用階段.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件受溫度作用的影響降到最低，從而使得結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力減小，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫。特別是受氣溫變化影響比較大的屋面結(jié)構(gòu)一定要加強保溫隔熱措施，這樣，可以減少結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力。

3.2.5提高材料的抗拉性能.如在混凝土中摻入一定比例的復合纖維材料.則可提高混凝土的抗拉性能。加入混凝土的纖維有阻裂效應(yīng).能夠延緩裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，減少及細化裂縫。同時，也可以集中裂縫尖端的應(yīng)力.防止裂縫的進一步發(fā)展。從而大大改善混凝土的脆性，提高混凝土的韌性。加入的纖維材料呈三維無規(guī)則分布，也可以削弱混凝土的塑性收縮。

3.2.6采取必要的構(gòu)造措施.盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。由于溫度作用會在結(jié)構(gòu)斷面突變位置產(chǎn)生應(yīng)力集中，導致裂縫的產(chǎn)生，所以必須采取一定的構(gòu)造措施予以解決。如在轉(zhuǎn)角、洞口部位設(shè)置構(gòu)造鋼筋加強，在轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋或者網(wǎng)片.在洞口位置設(shè)置垂直于洞口對角線方向的分布鋼筋或在其邊界處設(shè)置護邊角鋼等。

結(jié)語：

每一超長結(jié)構(gòu)必須通過合理的計算，制定合理的措施來預防溫度收縮裂縫的產(chǎn)生。當然，隨著建筑結(jié)構(gòu)各種技術(shù)的不斷進步.建筑新材料.施工新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，建筑物的裂縫控制將會得到不斷的改善.相信建筑物的裂縫問題最終會從定性和定量的結(jié)合上得到行之有效的控制。