1、无缝概念超长钢筋混凝土建筑要点分析摘要：通过概述超长钢筋混凝土建筑的起因和现状，分析影响结构裂缝的主要因素。在设计、材料、施工等方面采取有效措施预防控制混凝土裂缝形成，通过后期回访定期修复混凝土裂缝，满足无缝概念钢筋混凝土建筑设计的要求，可供类似工程设计建议、参考。 关键词：超长结构；无缝设计；后浇带；加强带；混凝土裂缝； 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 超长钢筋混凝土建筑的起因和现状 近年来，随着中国农村人口不断涌入城市，中国城镇化发展迅速，伴随人流大规模化超长多高层钢筋混凝土建筑也如雨后春笋不断涌现。 超长钢筋混凝土建筑的起因有如下几个方面： 第一随着人流密集程度增加要
2、求建筑结构实现大规模化。 第二地下空间的开发利用，高层建筑的地下室面积往往做得较大，超大地下商场屡见不鲜，尤其在天气炎热的南方地区。 第三现代建筑美学的冲击下，为了满足地标性建筑要求，体量超大建筑超长也是建筑设计师常选方案之一。 作为一名结构设计工程师在处理超长结构时，首先想到的是按规范进行结构分缝，尽量避免因结构收缩产生裂缝。但是在设计中常常因为各种原因导致分缝困难。有的工程分缝后结构自身体系不合理，有的工程分缝后建筑立面难以处理，以至不能满足建筑美观和舒适环境要求。 随着科技进步和实践研究，关于超长建筑无缝设计技术越来越成熟。本文根据相关理论研究及工程实例，对钢筋混凝土无缝建筑作如下的一些
3、分析和探讨，采取有针对性的预防控制措避免裂缝，以期与同行们商榷。 我们首先分析影响结构裂缝的主要因素。 除了荷载作用下的受力裂缝，混凝土的开裂主要有两方面原因： 第一是混凝土浇筑后硬化过程中产生的干缩裂缝。 第二是在建筑长期使用过程中外界温度变化差值导致的伸缩裂缝。 第三是由于构造措施不足产生裂缝。通过相关理论研究及工程实践表明目前工程中的绝大部分裂缝是干缩裂缝，常见的原因包括： （1）厚板、大体积现浇混凝土由于水化热，使内部与表面温差过大产生裂缝。 （）大面积现浇混凝土由于收缩和温度应力产生裂缝。 结构裂缝的预防和控制超长结构产生的裂缝，实质上主要是混凝土收缩和温度应力所致，解决好这一问题要
4、从设计及施工、材料等方面综合考虑。 结构设计方面有如下几点建议措施： （）方案设计方面应该合理布置结构构件。结构方案布置应力求简单、对称、传力明确，矩形平面的框架剪力墙结构不宜在建筑物两端设置纵向剪力墙。 （）合理划分后浇带和加强带。设置后浇带宽 0.8m1m,间距约为40 45m，宜 2 个月并不少于 45 天后再以高一级强度的混凝土浇灌后浇带，具体做法详见图集 11G101-3。后浇带范围内,主梁(框架梁)的钢筋不断开;次梁的钢筋断开,焊接接头,每一截面内焊接接头面积的百分率不得大于 50%,相邻的焊接接头之间的间距应符合规范要求;板的钢筋断开,搭接接头,搭接长度 45d。加强带是以 UE
5、A 补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新工艺。基本原理是：根据收缩应力的分布，用相应的膨胀应力予以补偿，在收缩应力较大的部位掺加膨胀剂做成膨胀加强带，其它部位拌制微膨混凝土从而取消后浇带，实现连续浇捣，有利于满足工程质量要求和建筑造型的要求，简化施工工序、缩短工期。设计中在荷载差异较大处如裙楼与塔楼间设置后浇带，竖向变形差异较大，后浇带在塔楼封顶后再行封闭；在塔楼内部连体楼层设置加强带，加强带则随楼板混凝土同时浇注施工，以优化施工进度。后浇带与加强带则按有关设计及施工技术要求施工。 （）混凝土构件强度等级选择。剪力墙混凝土强度不宜超过 C40，挡土墙混
6、凝土强度不宜超过 C30，楼板混凝土强度不宜超过 C35。 （）计算温度荷载。通过结构计算软件（如 PKPM 温度荷载定义）优化输入结构的温度荷载，在结构受力分析上充分考虑框温度应力对主体结构的影响，后期通过构件配筋加强。 （5）提高薄弱部位构造配筋率。加强梁柱节点及框架填充墙与粱柱的连接构造，特别是端部节点的构造虽然仅对纵向框架进行了温度应力的计算,但考虑到结构横断面上的构件实际上都承受温度应力的作用,因此在纵向次梁、楼板中也配置了纵向受拉钢筋。配置原则是:小直径、小间距(一般情况下间距不大于 200mm)。具体构造要求为:纵向框架梁四角的主筋及全部腰筋,必须采用焊接接头连接,每一截面内焊接
7、接头面积的百分率不得大于 50%,相邻的焊接接头间距应符合规范要求,与纵向框架梁相应的纵向基础梁四角的主筋及全部腰筋的接头连接,也执行本规定;纵向次梁的四角主筋可以采用绑扎的搭接接头,搭接长度为 45d,其他构造要求同前;楼板沿车间纵向的正、负弯矩钢筋采用绑扎的搭接接头,搭接长度为 45d,其他构造要求同前。超长结构两端混凝土墙体负筋温度钢筋配置原则为直径细间距密。在满足强度要求的前提下钢筋直径宜为810mm，间距宜为 150mm 左右。顶层梁板配筋宜适当加大，梁筋主要加大腰筋，腰筋直径宜16mm，间距宜为 150mm 左右。在梁板配置预应力钢筋抵消温度拉力下的裂缝。沿结构平面长向布置的梁，尽
8、可能按贯通设计；不能贯通时，也应通过墙柱过渡；不在平面薄弱部位开设单边长度大于的孔洞，不可避免时，沿洞口周边设置封闭圈梁。在温度应力答的部位增设温度钢筋。 （6）加强隔热保温措施 ：一是增加屋面隔热层厚度,采用膨胀珍珠岩块材,上海地区在通常情况下采用 6 8cm 即可,而工程实际厚度达 15cm;二是建筑物外墙覆盖框架梁、柱构件,减少梁柱构件受外界温度变化的影响。材料及施工方面有如下几点建议措施： （）控制水泥用量，优优选水化热较低的水泥。每立方混凝土水泥用量不宜大于 350kg，不宜采用早强水泥。控制混凝土入模温度（尽可能控制在以下） ，以降低现浇混凝土的内外温差，减缓干缩速率，避免过早出现
9、裂缝。控制混凝土早期强度，采用 6090 天强度，可少用水泥，利用粉煤灰。在不惨拌缓凝剂的情况下，要求 12 小时抗压强度不大于 8KN/m，或 24 小时抗压强度不大于 12.KN/m。慎重选用混凝土外加剂。 （2）精选砂、石骨料,控制骨料级配。不宜采用人工砂，石子孔隙率必须减少到施工规范要求的合格范围内, 拌合前，须清洗骨料杂物，粗细骨料的含泥量应严格控制在施工规范要求的合格范围内。 （3）混凝土养护。注意混凝土硬化过程中的养护。新浇筑的混凝土表面应在以内及时浇水或覆盖湿麻袋（棉毯） ，尽可能洒水或蓄水（反梁式筏基蓄水最好）养护,混凝土发热阶段采用喷雾养护。大惨拌粉煤灰的混凝土在大面积浇筑
10、时（如筏板，楼板）浇筑后立即用塑料薄膜紧密覆盖，终凝后拆膜进行水养护。 （4）模板及其支撑。模板及其支撑设置不牢，易产生变形或局部沉降，致使混凝土结构在早期硬化过程中即已出现隐性裂缝，减弱结构抵抗收缩和温度变化的能力，因此模板及其支撑必须设置牢固。尽可能晚拆模板（混凝土拆模强度不低于 C5） ，拆模时的混凝土温度（由水泥水化热引起的）不能过高，以免接触空气时降温过快而开裂（拆模后混凝土表面温度不应下降 15 度以上） ，更不能在此时浇注凉水养护。 （5）重视混凝土的振捣 要求楼板的混凝土做到二次振捣,二次抹面,且保证振捣器移动间距及插入深度符合施工规范的要求;同时要防止混凝土过振,以免表面产生
11、粉煤灰浮浆层。 （6）后浇带的施工。 由于后浇带与其两侧混凝土的浇筑间隔一般都在两个月以上,加之后浇带范围内钢筋连续,因此施工有一定的难度。杂物的清除、旧混凝土表面的处理、新旧混凝土的结合等,都必须措施到位、操作规范,方能达到设计所预期的效果,否则,极易在后浇带两侧留下产生裂缝的隐患。 （7）加强带带的施工。实践证明，采用该项施工技术，能在满足强度要求的前提下，利用膨胀混凝土产生的膨胀应力来补偿混凝土的收缩，控制裂缝的产生。但需注意以下问题：由于 UEA 补偿收缩混凝土内部的化学反应非常复杂，任何一道工序的失误都有可能对其产生巨大影响而导致严重后果，因此应注意控制施工人员的素质和操作水平，这往
12、往是该施工工艺成败的决定性因素，工程实践中这方面的失败例子并不少见。混凝土搅拌时须特别注意以下两道工序：各种材料的称量一定要准确，膨胀剂必须有专用的计量器具，搅拌过程中不得随意加水；“搅拌时间应得到良好的控制并保证足够。膨胀剂水化时需用大量的水，会形成与胶凝材料抢水的现象，若水分供应不足，就会对强度和膨胀产生不利影响，所以对混凝土养护的要求非常高，必须根据实际情况制定具体养护措施，最大限度地提供水分，如本工程在混凝土初凝后即作淋水养护，而不是按通常的做法在终凝后才进行 裂缝观察及后期处理。 工程竣工验收交付后通过定期设计回访，检查结构裂缝。如有裂缝通过观察鉴定确定裂缝类型，然后根据裂缝成因及混
13、凝土结构加固设计规范相关要求及时对裂缝进行修复消除渗漏的隐患，以免影响建筑结构后期使用。具体做法详见混凝土结构加固设计规范 （GB50367-2006） 结语 无缝概念超长钢筋混凝土随着我国经济发展在近些年的设计中越来越多，只要结合现场实际情况，认真分析影响结构裂缝的主要因素，通过在设计和材料施工中采取预控措施，加强结构设计理念优化结构设计方案及后期图纸，加强现场施工管理优化施工顺序，后期定期回访修复，是可以实现无缝概念超长钢筋混凝土的，满足建筑的安全、经济、美观、舒适，使建筑方案与结构设计及施工技术达到一种统一平衡，同时，也为今后的类似工程设计提供了建议、参考。 参考文献： （1）全国民用建筑工程设计技术措施-结构（混凝土结构） （2009） （2）高层建筑结构无缝设计探讨-黄鹏飞 作者简介：作者简介：冯佳 （1986-） ，男，1986 年生，籍贯河北秦皇岛，毕业于河北建筑工程学院，工学学士学位，现工作于河北天昊建筑设计有限公司，助理工程师，主要从事大型酒店，办公，中小学建筑，工业厂房，住宅的结构设计工作。
