超长混凝土结构温度应力分析及裂缝控制研究

蔡靖

摘要：现阶段，我国超长混凝土结构数据中心项目数量，不断随着城市化发展进程的不断加快而呈现出增加趋势，并且，很多情况下，有些部位是不允许设置变形缝，所以，如何对超长混凝土裂缝进行有效控制，是重要的节点控制环节，也是施工单位在工程施工阶段的重要内容。

关键词：超长混凝土结构;温度应力分析;裂缝控制措施

所谓超长混凝土结构主要是指混凝土的单元结构长度超出了标准规范中伸缩缝的最大间距。由于混凝土结构受到温差的影响作用会出现变形问题，并且，当结构变形受到构件约束作用影响时，变形就不会自主发生，在这个过程中就形成了温度应力。而且，当混凝土结构因出现收缩问题而产生的拉应力，超出了混凝土结构原有的抗拉能力时，导致混凝土结构出现裂缝问题。目前，在建筑行业的建设施工阶段，学者针对建筑超长结构进行了研究，这些研究情况也为我国在这方面的建设施工提供了宝贵经验。

一、超长混凝土结构温度应力的分析

不管哪种结构和哪种形式的建筑工程，都会受到自然环境因素的影响，如昼夜温差、天气变化、太阳辐射等，并且，这些影响因素会对建筑工程的建设施工全过程产生影响。通常情况下，温差的作用影响导致建筑工程混凝土结构出现温度应力，而这些温差的作用影响主要包含了骤然温差、季节温差、日照温差这三种形式，其中，针对混凝土结构的变形现象和裂缝问题影响最为显著的是季节温差，骤然温差和日照温差这两种温差对混凝土结构的裂缝问题影响较小，所以，采取局部构造方式、保温隔热方式等措施，能够有效的解决这些问题。

同时，混凝土结构受到温差的作用影响，会在墙面和柱体等部位产生纵向的变形影响，这种变形影响问题的发生具有明显的灵活性。但是，针对板梁等横向结构的变形问题，会受到竖方向上的部件壓迫影响，导致板梁的横向结构出现内力，这种内力就是温度应力。而且，混凝土结构的抗压性能较强且抗拉性能较小，所以，温度应力会使混凝土结构受到拉力的作用影响，如果这个拉力的作用大小超出了混凝土结构的抗拉限度，会使其出现明显的裂缝问题，所以，相较于传统的混凝土建筑结构而言，超长混凝土建筑结构更容易出现裂缝问题，并且，会受到温度变形的作用影响而出现裂缝加重的现象，形成了严重的结构性裂变。

二、超长混凝土结构裂缝问题的产生原因

首先，受到沉降、温度等诸多因素的作用影响，导致混凝土结构出现裂缝问题的几率为80%左右;其次，受到结构次应力、动静荷载的作用影响，导致混凝土结构出现裂缝问题的几率为20%左右。所以，不管是哪种原因引起的结构裂缝问题，都与其施工工艺、施工材料、结构设计等诸多方面存在紧密联系，而超长混凝土结构裂缝问题多是由结构次应力和动静荷载所引起的。

三、超长混凝土结构裂缝问题的控制措施

（一）降低构件之间的约束力

在针对超长混凝土结构裂缝问题进行处理时，可以适当的降低构件之间存在的约束力，增加混凝土结构的灵活性，使得其变形性能增加，从而能够有效的防止混凝土结构出现因内力作用而引起的裂缝问题。首先，通过缩小构件的实际大小来降低约束力，竖向的构件尺寸在变小之后，能够降低构件对梁板的约束作用，从而降低对超长混凝土结构的约束应力，但是，这种做法会使得结构的刚度性降低;其次，设置具有滑动性的支座，能够在梁板和构件之间进行调整，降低对梁板的约束作用;再次，设置后浇带，能够降低施工过程中温度应力的作用影响，从而能够降低因温度导致收缩裂缝问题的发生几率;最后，需要设置永久性的伸缩缝，避免超长混凝土结构在使用过程中出现裂缝问题。但是，这种方式在使用的过程中，会降低超长混凝土结构的抗震性能。

（二）增加机构的抗拉伸性能

首先，可以在混凝土混合材料中添加膨胀剂等外部添加剂，来增强混凝土建筑结构的膨胀性能，并且，当产生温度应力时，可以通过自身结构的膨胀来弥补因温差导致的收缩问题，从而避免超长混凝土结构出现裂缝问题。虽然这种处理方式能够有效的控制早期裂缝问题，但是，针对温度差异导致的裂缝问题和收缩作用导致的裂缝问题整体处理效果不明显;其次，可以适当的采取增加预应力的方式，来平衡温度应力带来的影响，有效的降低超长混凝土结构出现裂缝问题，以及提高其整体的承载性能。但是，这种方式具有施工成本投入较大的弊端。

（三）降低构件之间的约束力与增加机构的抗拉伸性能相互结合

在针对超长混凝土结构裂缝问题进行控制的时候，如果仅仅是利用降低构件之间的约束力，或者增加机构的抗拉伸性能对其进行处理，虽然能够解决这些裂缝问题，但是，会出付较大的代价，如成本投入大等。因此，在实际的裂缝问题处理过程中，要注重将两者进行相互结合应用，不仅能够实现最佳的处理效果，还能够最大程度的降低企业经济成本投入。

四、结语

综上所述，受到建筑行业高速发展的影响，我国在建筑工程的施工阶段，逐渐开始推广应用超长混凝土结构。虽然这种结构具有明显的施工优势，但是，也会受到温度应力的作用影响，导致结构出现裂缝问题。因此，在实际的施工阶段，需要对其产生裂缝的原因进行全面分析，并结合实际情况采取切实可行的处理措施，保证工程的建设施工质量。

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（作者单位：南京市市政设计研究院有限责任公司）