关于超长钢筋混凝土结构采用的相关技术措施

刘泰鑫

（大连北方建筑设计研究院有限公司　大连　116021）

1　工程概况

随着近年来大型公共建筑的蓬勃发展，建设单位及建筑师对钢筋混凝土结构无缝设计要求越来越高。本工程为某商业广场，地下一层，地上四层，地上建筑平面为L形，X向最长279m，Y向最长161m。

根据《混凝土结构设计规范》8.1.1条，现浇钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距为55m，此项目为超长钢筋混凝土结构。下面就超长问题分析后浇带、补偿收缩混凝土、纤维混凝土、收缩应力和温度应力分析，及相应的构造措施的应用。

2　后浇带

后浇带的作用是释放混凝土硬化过程中的收缩应力，减少或控制混凝土的初始裂缝。在其浇注60d时，大致可完成收缩量的70%。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.13，每30～40m间距留出施工后浇带，带宽800～1000mm。后浇带养护时间不少于28d，在两侧混凝土龄期达到60d后选择尽可能低温合拢。后浇带混凝土强度等级应提高一级，应采用补偿收缩混凝土。再对浇筑及养护措施提出较高要求，基本可以控制收缩裂缝的产生。

3　补偿收缩混凝土

用于补偿因混凝土收缩产生的拉应力、提高混凝土的抗裂性能和改善变形性质时其自应力值为0.2～0.7MPa，用于后浇带、连续浇筑时预设的膨胀加强带以及接缝工程填充时，自应力值为0.5～1.0MPa。《补偿收缩混凝土应用技术规程实施指南》4.0.3条规定：大体积、大面积及超长混凝土结构的后浇带可采用膨胀加强带的措施，带宽宜为2000mm，间距宜为30～60m。对于钢筋混凝土结构的裂缝控制有“抗”与“放”两种措施。设膨胀加强带方式属于“抗”，后浇带或后浇式膨胀加强带方式属于“放”，同时使用补偿收缩混凝土、后浇带、膨胀加强带体现了“抗”与“放”的结合。对于地下结构及较薄的构件，以“抗”为主较为有利；对于地上结构及厚大的构件，结合采用“放”措施较为妥当。

4　纤维混凝土

纤维混凝土为在普通混凝土中掺入乱向均匀分散的纤维而制成的复合材料，包括钢纤维混凝土、合成纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、混杂纤维混凝土等。合成纤维适用于控制地下混凝土结构构件的早期塑性收缩裂缝。对抗裂要求较高的构件，宜采用掺加纤维的补偿收缩混凝土。

5　收缩应力和温度应力分析

为了定量分析各因素对超长结构的有利和不利影响程度，需要将各因素的影响量化，进而分析超长结构的变形作用下的性能，为结构设计提供依据。结构的温度和湿度作用最终可以归结为两类：温降作用和温升作用。其中混凝土的收缩及徐变是材料的一种基于时间的相关特性，分析中应同时予以考虑：①混凝土的收缩相当于温降作用，可将收缩变形值换算为“收缩当量温差”，即将收缩产生的变形折算成引起混凝土相同变形所需温差；②混凝土的徐变相当于温升作用，采用徐变应力松弛系数考虑徐变的影响程度。弹性计算时可将温差（环境温差和收缩当量温差之和）乘以徐变应力松弛系数修正应力计算值；非弹性计算时，可以指定材料的时间特性（材料收缩及徐变随时间变化规律等），并结合施工模拟工况进行分析。

混凝土收缩变形计算公式为：εy（t）=ε0yM（1-e-0.01t）

混凝土的收缩量换算成相当的温度降低值，则成为混凝土的收缩当量温差。

其中α=1.0×10-5/℃为混凝土的温度线膨胀系数。

考虑混凝土徐变的影响，本工程为简化计算，在不考虑刚度折减的情况下，应力松弛系数取为0.3。

季节温差分析。施工阶段，因后浇带未封闭，已将结构分为小块，满足规范要求，故可不考虑此阶段温度应力。装修阶段，此时外围护结构已经施工完毕，假设此阶段恒荷载已全部施加完毕，活荷载仅考虑施工荷载。使用阶段，将商场各层（除屋面）可能达到的最低温度取为0℃，最高温度取为30℃。屋面层最低温度比正常楼层低5℃，最高温度比正常楼层高5℃。计算温差时后浇带封闭的环境温度取为10℃。

本工程温度应力计算采用有限元分析软件YJK进行初算，温度荷载以节点温差的形式输入，用SAP2000软件作复核计算。两种软件计算结果基本吻合。

6　结语

经过以上的分析计算，本工程采取以下的措施来降低混凝土的收缩应力和温度应力：①采用补偿收缩混凝土，地下室底板、墙体、顶板均采用补偿收缩混凝土；②合理设置后浇带，并控制后浇带封闭时间、温度，后浇带间距不大于50m，封闭时月平均温度在0～10℃，封闭时间应大于60d；③施工应采取保温隔热、保水养护、延长养护期等减小湿度变化或混凝土收缩的有效措施；④梁两侧腰筋的间距小于200mm，每侧腰筋的截面面积大于梁宽与腹板高度乘积的0.15%；⑤正负零楼板配置双层双向通长钢筋，且按受拉钢筋锚固和搭接，单面钢筋的配筋率不小于0.25%，局部应力较大的区域适当提高配筋率；⑥除温度效应外，同时考虑地上部分楼板开大洞的不利因素，洞口周边楼板加厚为120～150mm，楼板单面配筋率不小于0.25%；⑦本工程属超长结构，施工单位应进行专项施工方案设计；⑧其它措施不赘述。

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）.中国建筑工业出版社.

[2]张士昌，徐晓明.地上超长混凝土墙收缩与温度应力控制[J].建筑结构，2018，48（2）：19～22.