淺談超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

楊忠毅

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的逐步改善，對(duì)建筑物使用功能的要求越來(lái)越高，尤其是一些公共建筑正逐漸向大型化的方向發(fā)展。許多超長(zhǎng)、超寬的大型建筑也經(jīng)常出現(xiàn)，基于此，文章對(duì)超長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則和要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)超長(zhǎng)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于溫差裂縫的考慮進(jìn)行了分析，以便更好的提高超長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，原則

1、超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)源于設(shè)計(jì)者對(duì)于實(shí)踐的感悟、對(duì)云設(shè)計(jì)規(guī)律的把握，對(duì)其進(jìn)行綜合整理，從而設(shè)計(jì)出最為合理的施工方案，雖然各個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)不同，設(shè)計(jì)者對(duì)于實(shí)踐的感悟不同，但是對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所遵循的大致原則是相同，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

1.1結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單

超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要遵循基本原則就是結(jié)構(gòu)體型布置簡(jiǎn)單，使得建筑物的質(zhì)量以及剛度有一個(gè)較為均勻的變化，同時(shí)要對(duì)稱(chēng)布置其結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不利扭轉(zhuǎn)，對(duì)建筑物造成影響，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)布置能夠使得構(gòu)件傳力明確，使得設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理。

1.2結(jié)構(gòu)布置規(guī)則

在超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)遵循一定的規(guī)則進(jìn)行布置，如對(duì)稱(chēng)原則，這樣可以使得該建筑結(jié)構(gòu)的剛心以及質(zhì)心重合，可以防止建筑物出現(xiàn)較大的扭轉(zhuǎn)，造成不必要的安全隱患。

1.3合理布置受力構(gòu)件

在對(duì)于受力構(gòu)件進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其布置在可以承受溫度應(yīng)力以及水平荷載作用的區(qū)域，所以，在一般的建筑中，在結(jié)構(gòu)平面的周?chē)鷮?duì)稱(chēng)的分布剪力墻，這樣可以使得剪力墻對(duì)于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的抵抗作用達(dá)到最大化。

2、超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在超長(zhǎng)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般不采用伸縮縫，但是有時(shí)候?yàn)榱藵M(mǎn)足長(zhǎng)度較大的平面，可以采用伸縮縫來(lái)減少溫度的應(yīng)力，從而達(dá)到減少混凝土開(kāi)裂的情況。在某超長(zhǎng)建筑物實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了防止超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不利的方面對(duì)建筑物造成影響，就必須要求在設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的措施來(lái)防止這些不利因素的出現(xiàn)。

2.1材料選取

一般不采用伸縮縫的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了防止建筑物出現(xiàn)裂縫，在對(duì)于樓板的混凝土的選擇上一般選用具有補(bǔ)償收縮性的混凝土，在溫度應(yīng)力發(fā)生作用對(duì)樓板產(chǎn)生影響的時(shí)候，這種具有收縮補(bǔ)償性的混凝土就會(huì)產(chǎn)生作用，使得混凝土收縮時(shí)帶來(lái)的裂縫得到彌補(bǔ)，防止裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)不同區(qū)域?qū)τ诓牧系囊蟛灰粯?，這就需要針對(duì)各個(gè)不同的區(qū)域特點(diǎn)選擇適合的材料進(jìn)行施工。如地下室采用強(qiáng)度等級(jí)為C30的防水混凝土，基礎(chǔ)墊層采用C15的素混凝土，同時(shí)在對(duì)于材料進(jìn)行采購(gòu)時(shí)要注意觀(guān)察材料的質(zhì)量，保障施工材料的真實(shí)性，有利于提升整個(gè)建筑物的質(zhì)量。

2.2摻加適量的外加劑

為達(dá)到抗裂防水的目的，在配制混凝土?xí)r加入適量的外加劑已得到廣泛應(yīng)用，本工程通過(guò)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)比較，選用SY-G型高性能膨脹抗裂劑作為提高混凝土抗裂性能的外加劑，在不同的部位按8～12%的量加入地下室混凝土中。設(shè)計(jì)提出限制膨脹率要求，一般情況下地下室底板、頂板的限制膨脹率0.025%，地下室側(cè)墻的限制膨脹的限制膨脹率0.03% 。

2.3構(gòu)造措施

在該超長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，其構(gòu)造措施對(duì)于其有重要的影響，關(guān)乎著超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性，下面我們就從幾個(gè)方面來(lái)對(duì)滿(mǎn)足超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)的幾個(gè)措施來(lái)進(jìn)行分析：

2.3.1后澆帶的設(shè)置

為了解決施工過(guò)程中混凝土開(kāi)裂的問(wèn)題，可以在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中設(shè)置后澆帶，后澆帶的設(shè)置位置一般在結(jié)構(gòu)受力較小的位置，隨著超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的橫切面一直延伸，將框架梁、剪力墻以及樓板等分割開(kāi)來(lái)，在對(duì)于后澆帶的鋼筋連接方式的選擇上，一般采用搭接的連接方式。同時(shí)愛(ài)整個(gè)主樓完工以后還要利用不收縮混凝土對(duì)后澆帶進(jìn)行澆注。

2.3.2結(jié)構(gòu)構(gòu)造鋼筋的配置

為了減小超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，可以進(jìn)行構(gòu)造鋼筋的配置，頂層樓板一般采用雙層雙向的鋼筋網(wǎng)，使其直徑小于10mm，間距小于200mm，同時(shí)在框架以及次梁中采用貫通配置的方式來(lái)增加樓板的配筋率，提升建筑質(zhì)量。

2.3.3無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置

在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的框架和樓板之中分別配置無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，能夠有效的緩解該超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中帶來(lái)的裂縫，在樓板中建立范圍在2.4-2.8MPa的有效預(yù)應(yīng)力，同時(shí)在受到溫度應(yīng)力影響嚴(yán)重的一層以及頂層的樓板中縱向配置無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的間距為5500mm，且均勻的分布在樓板中，同時(shí)對(duì)于施工時(shí)的張拉控制應(yīng)力有一個(gè)較好的控制。

2.3.4補(bǔ)償收縮混凝土的使用

在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的建筑物施工過(guò)程中，采用具有收縮補(bǔ)償性的混凝土進(jìn)行施工，可以有效的提升建筑物的抗裂性，在不能夠設(shè)置后澆帶以及設(shè)置困難的地方，可以采用補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量以及具體的施工標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)采用合理的比例對(duì)混凝土原料進(jìn)行配制，保障混凝土的補(bǔ)償收縮性。為了使得混凝土的松弛效應(yīng)得到更好的發(fā)揮，還可以采取有效的措施對(duì)表面溫度進(jìn)行維持與養(yǎng)護(hù)，可以有效的減少建筑過(guò)程中的拉應(yīng)力。

3、 超長(zhǎng)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于溫差裂縫的考慮

在對(duì)整個(gè)超長(zhǎng)建筑的高度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要將屋面盡可能控制在相同的標(biāo)高。一旦錯(cuò)層的房屋出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就需要在錯(cuò)層的部位設(shè)置墻構(gòu)造柱，主要在所有橫、縱墻的相交處進(jìn)行設(shè)置。為了有效預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生，需要在結(jié)構(gòu)中設(shè)置圈梁。圈梁以及墻構(gòu)造柱連接在一起，就構(gòu)成了縱向以及橫向的框格，這些框格可以約束各片墻體，這樣就可以使墻體保持一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu)，不僅改善了砌體的抗裂能力，而且極大的提高了砌體的受力性能。

此外，微膨脹混凝土的應(yīng)用也能有效抵抗溫度裂縫的產(chǎn)生，但是需要準(zhǔn)確控制配合膨脹混凝土的比例，將它的后期養(yǎng)護(hù)做好，這樣做可以減輕以及避免屋面板產(chǎn)生溫度裂縫。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將微膨脹劑加入到超長(zhǎng)建筑的混凝土?xí)r，必須要謹(jǐn)慎，原因是混凝土內(nèi)部的膨脹率會(huì)因微膨脹劑的加入而產(chǎn)生很大的離散性，將會(huì)很難控制伸縮縫設(shè)置間距與微膨脹劑的添加劑量間的定量關(guān)系，給設(shè)計(jì)造成了一定的困難。在實(shí)際工程中，加入微膨脹劑后，要結(jié)合一定措施來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算，比如增加加強(qiáng)帶以及后澆帶，才可以在超出規(guī)范限值的情況下使伸縮縫的間距擴(kuò)大。

磚墻、屋面板以及圈梁的溫度變形都會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。頂層磚墻的裂縫程度會(huì)受到屋面保溫層的效果好壞的直接影響。因此，一定要根據(jù)熱工要求設(shè)計(jì)屋面保溫層。對(duì)于保溫屋面，也要依據(jù)規(guī)范要求，確定保溫材料的施工方法，同時(shí)要適當(dāng)加大保溫層厚度，實(shí)現(xiàn)保溫效果。

4、總結(jié)

綜上所述，超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜并且綜合性的問(wèn)題，它涉及到方方面面的問(wèn)題。由于超長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生主要是由于溫度變化所引起，所以就需要我們?cè)谠O(shè)計(jì)方面做好相應(yīng)工作，確保超長(zhǎng)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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