防止和减轻超长混凝土结构产生裂缝的设计建议

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 防止和减轻超长混凝土结构产生裂 缝的设计建议 摘要：本文尝试通过对钢筋混凝 土结构自身的收缩膨胀性能、出现裂缝 的理论间距、超长混凝土框架结构无缝 设计方法三方面的讨论，探讨通过合理 的设计和施工手段，有限度的实现无缝 设计和施工。 中国论文网 /2/view-12894655.htm 关键词：超长结构；混凝土；裂 缝；设计 Abstract: this paper attempts to use reinforced concrete structure itself to a contraction of the expansion performance, the theory of crack spacing, overlong concrete frame structure design method of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 the three aspects of seamless discussion, this paper discusses the design and construction of the through reasonable means, a limited realize seamless design and construction. Keywords: super-long structure; Concrete; Crack; design 中图分类号：TU528 文献标识码： A 文章编号： 建筑工程中，混凝土结构的裂 缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但按 成因基本可归结为由外荷和变形引起的 两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度 变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由 这两种变形共同引起的温度收缩裂缝则 是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑 向大型化和多功能发展，超长（即超过 温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不 断出现，混凝土强度等级的提高，施工 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝 土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增 多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂 缝，一般不致影响构件承载力和结构安 全，但却会影响结构的耐久性和整体性。 同时也会给使用者感官和心理上造成不 良影响。另外由于我国幅员辽阔，不同 地区气候环境、温湿度差异很大，现行 规范对防止和减轻温度收缩裂缝的设计 措施制定的较为原则和局限。因此不少 设计人员较重视强度设计，而不太认真 考虑抗裂的构造措施。这样一旦出现裂 缝不仅影响工程质量，同时在进入住房 商品化，质量纠纷日趋增多的今天也不 利于保护自己。 钢筋混凝土结构的收缩 混凝土在结构体系中不存在完 全的自由状态或完全的约束状态，无论 是混凝土自身水化反应的结果，还是外 部环境变化引起的不适应性（温度、湿 度、约束条件等） ，均会引起变形（收 缩、膨胀） ，这种变形所产生的应力变 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 化和应力的不均匀分布，达到一定的程 度会对结构造成破坏2。混凝土的升温 膨胀由于受到抗侧力构件的约束，会对 抗侧力构件产生附加的水平应力和弯矩， 而楼面结构本身受压则可能出现受压失 稳破坏。超长无缝结构的主要质量问题 是降温及混凝土收缩引起的裂缝（设计 时荷载效应下可能产生的裂缝已做定量 分析） 。混凝土的降温包括自身水化热 温升后的降温和外部环境的降温，相应 的混凝土收缩变形为；式中： 为混 凝土线膨胀系数，取 1.010-5；t1 为混凝土水化热温升；t2为外部环 境温差。 混凝土的收缩包括硬化收缩、 塑性收缩（凝缩） 、碳化收缩和干缩 （失水收缩） 。硬化收缩是混凝土硬化 过程中由于化学结合水与水泥的化合作 用引起的收缩，与外界湿度变化无关， 一般普通硅酸盐水泥混凝土的硬化收缩 是正的，即缩小变形。塑性收缩是混凝 土浇筑后 415h 的初凝过程中出现泌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 水和水分急剧蒸发引起的失水收缩，塑 性收缩可达 1左右，其产生的裂缝属 表面裂缝，通过采取二次压光和二次浇 灌层可以加以平整消除，且通过采取有 效的施工养护手段能减小塑性收缩消除 其不利影响。碳化收缩只在特定的环境 中计算混凝土的持久强度和表面裂缝时 加以考虑，一般环境中不作专门计算。 失水收缩与环境湿度变化相关。根据文 献1任意时间收缩变形量的计算公式为： 式中：0y3.2410-4 t时间，以天为 单位；b经验系数，一般取 0.01，养 护较差时取 0.03；M1、M2、Mn 各 项修正系数。一般混凝土的最终收缩值 约为 610-4。 伸缩缝间距（裂缝间距） 混凝土不出现裂缝的条件是； 式中：2混凝土限制膨胀率；p混 凝土极限拉伸值；Rf混凝土抗拉强度 标准值；P配筋率； d钢筋直筋 cm。 根据吴中伟教授的理论观点， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 满足上述判断，结构就不必设置伸缩缝。 当结构长向尺寸不超过按上述公式计算 的伸缩缝间距时，结构可不设缝。当实 际尺寸超出计算间距时，应采取措施释 放或者抵抗结构温度和收缩变形所产生 的应力。超长混凝土结构无缝设计方法 针对超长钢筋混凝土框架结构 存在的主要应变应力问题，即收缩变形 超过了钢筋混凝土允许收缩变形，从而 引起的构件中的拉应力超出混凝土抗拉 强度值引起开裂，实现超出结构无缝设 计施工的思路是“ 抗放兼施，以抗为主 ”， 通过减少结构水平综合收缩、减小混凝 土的拉应力，增大按上节公式计算的最 大收缩缝间距，常用的两种方法是用膨 胀剂（无收缩混凝土和膨胀混凝土）和 预应力方法。 现浇框架结构楼盖混凝土中掺 入膨胀剂做成补偿收缩混凝土和膨胀混 凝土，利用膨胀混凝土布置膨胀加强带， 一般间隔 3040 米设一道 2 米宽膨胀 加强带，膨胀加强带用大膨胀混凝土， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 膨胀剂掺量视品种不同大约为水泥用量 的 1214，膨胀带板内双向双层加 强配筋，带内混凝土强度等级较普通部 位提高 5MPa（也可通过加厚板厚） ，膨 胀带内混凝土在水硬化过程中产生膨胀 作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约 束，能在结构中建立一定的预压应力， 防止混凝土开裂。膨胀带混凝土的膨胀 率（即补偿收缩值）可通过计算确定， 对于较大超长结构（70 米以上） ，可以 结合使用补偿收缩混凝土浇筑膨胀带外 侧部位或者做成膨胀后浇带，一般能在 混凝土中建立 0.20.7MPa 的预压应力。 应当注意膨胀率过大时在抗侧力构件的 约束下结构将产生破坏。 建筑产品不是一种精细产品， 各种计算参数甚至计算模型都有可能随 各种条件而有所不同，所以在满足理论 计算的同时，应优化结构概念设计并做 足相应构造措施。本工程各超长分段在 中部增设一道膨胀加强带，工程已投入 使用一年，未出现可见裂缝等质量问题。 -精选财经经