摘要：针对混凝土结构，尤其是超长混凝土结构容易产生裂缝的问题，在介绍无缝设计方法意义及相关技术措施的基础上，结合实例深入分析了超长混凝土结构的无缝设计，最后得出通过无缝设计，有效避免早期裂缝产生，遏制裂缝发展蔓延的结论。
关键词：超长混凝土结构；结构裂缝；无缝设计
建筑地下室结构大多采用混凝土结构，对这种结构类型而言，虽然它具有施工简单、造价低廉、结构稳定等优势，但混凝土结构裂缝一直以来都是结构设计和施工的难点所在，如果因设计不合理或施工不到位导致结构产生裂缝，轻则影响结构外观，严重时将造成结构失稳等问题，缩短使用说明，增加维护投入，甚至引发安全事故，这一特点在超长混凝土结构当中尤为显著。因此，混凝土结构无缝设计成为从根源上杜绝裂缝产生的重要方法。
1无缝设计意义与技术方法
通过无缝设计，能解决由设置变形缝带来的各方面问题，如防水、耐久和维修等，减少结构薄弱环节；防止变形缝之间由于刚度中心和质量中心不重合造成的扭转破坏；使设备及管线等的布置不再受到空间限制，使布线更加灵活、合理，避免了由于变形缝的设置给布线带来的困难；为放宽目前实行的建筑伸缩缝、变形缝的限制要求提供参考依据[1]。
对混凝土结构而言，尤其是采用无缝设计的混凝土结构，其裂缝防控贯穿于整个过程，包括前期方案设计、中期施工和后期使用维护。其中，设计时，应根据结构特点与建筑物所在环境，对建材导热性能进行计算，同时在施工和使用过程中分别计算应力场及温度场，按照最不利荷载，组合静力与温度荷载，以此确定结构最不利受力形态。在对结构的应力场及温度场实施理论分析时，提出具有一定针对性和适用性的无缝设计方案。
地下室结构常用设计方法为：按40m间隔设置加强带与后浇缝，地下室主体结构和加强带同时进行混凝土浇筑，待主体结构强度达到标准后对后浇缝进行浇；地下室结构顶底板和侧墙分别设置预应力筋，通过对预应力的施加消除局部拉应力，以此起到避免早期开裂的作用；在混凝土中添加适量外加剂，以防表面产生细微裂缝；在养护条件良好的情况下，向混凝土中添加适量微膨胀剂，以减少收缩，避免收缩裂缝的产生。最后，确保竖向构件刚度不会出现突变。
结构施工时含有很多控制环节，其中材料质量的检测与控制具有至关重要的作用。各种材料的质量与技术指标必须达到要求；掺加粉煤灰等外加剂能有效防止开裂；浇筑后养护也十分重要，是避免产生早期裂缝的关键环节；浇筑过程中要对温差进行严格控制，以防产生温差裂缝。
2实例说明
某小区由四栋居民楼构成，居民楼地下室属于超长地下室范畴，且3号和4号居民楼间的地下室不设永久缝隙，无缝部位结构总长可达173m，远远超出规范要求的设缝最大距离。为切实满足建筑基本使用要求，并为设备和管线布置提供方便，拟采用无缝设计方法，经过科学的设计与合理施工，从本质上满足设计提出的各项要求[2]。
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地下室结构高3.7m，顶部覆盖层厚1m，结构形式为现浇砼板柱。该小区居民楼地下室采用无缝设计方法，有效解决了结构裂缝控制难题。具体做法为：在主体结构各方向设0.8m宽后浇缝和2m宽加强带，地下室主体结构和加强带同时进行混凝土浇筑，而后浇缝在保温隔离的基础上，填充密实，快速回填，把结构受温度的影响降到最低限度；主体结构浇筑所用混凝土数量掺加微膨胀剂，施加预应力，消除大部分拉应力，避免裂缝产生；在浇筑的混凝土中还加入了聚丙烯纤维，以此增强构件和整体结构的抗裂性、抗渗性及抗磨性；主体结构横向配置温度筋，配置总量为构件计算结果的15%-20%，局部配筋按照温度应力的计算结果实施配置；在结构长度方向上按照一定距离配置预应力筋，采用后张法施工，使裂缝控制截面压应力可以达到至少1.5MPa；对构件上的开洞进行严格控制，尽量减少或避免由应力集中造成的开裂。
施工过程中的结构裂缝控制涉及到材料、工艺方法、组织设计等各个方面。主要建材为钢筋，包括预应力筋、混凝土，包括各类添加剂。对于构造钢筋和受力钢筋而言，不仅要实施化学试验和性能检验，还要对抗震有特殊要求的钢筋，进行必要的机械性能检验，其检验结果，即钢筋抗拉强度，应不小于1.25倍屈服强度，而屈服强度应大于1.3倍强度标准值。混凝土质量控制指的是对其强度及成品质量的控制，根据工程实际要求，对混凝土各原材料进行质量检测，并对拌和及施工方法予以控制，通过严密的计算和试配得出最佳配比。配比设计过程中，还要充分考虑无缝设计特殊要求。为使混凝土强度达到要求，不仅要进行施工配比设计，还要在有关混凝土的环节进行强化管控。养护对结构也是十分重要的，是避免裂缝产生的基础，对于已经成型的构件与结构，应覆盖塑料布定期洒水养生，避免温度产生较大变化和失水。
对于温度控制，应采取温差和温度应力双重控制的方法。施工时主要采用层状材料进行保温；而温度应力控制，先根据结构温度场，结合最低和最高气温，分阶段进行导热计算，确定结构在不同温度环境下的内力及变形，然后找出薄弱环节，实施针对性处理与强化，起到在温度影响下避免裂缝产生的作用。根据预设在顶板处的传感器测定结果可知，结构施工过程中，特别是在后浇缝的浇筑施工时，保温材料还未施用，温度应力对结构影响较大，易产生裂缝，是必须予以严格控制的关键阶段。完工后，因结构保温材料施用到位，而且顶板上方覆盖层厚度可以满足处于冰冻线以下的要求，地下室中的温湿度较室外稳定，所以不会对结构造成太大影响，不易产生裂缝，具有良好抗裂性能。
3结束语
超长地下结构因采用混凝土技术，所以防裂缝是整个施工过程的关键所在，而无缝设计作为从前期设计阶段入手的结构裂缝控制手段，是一个具有较强专业性和综合性的工程，除了要设计方根据结构特点提出切实可行的无缝设计方法，更为关键的是施工单位可以认真、严谨的将这些技术措施落实到位，充分发挥其作用与效果。只有正确掌握超长结构在设计、施工与使用时表现出的复杂力学形态，并有目的性和针对性的借助一些裂缝防控措施，才能真正从根源上减少或避免裂缝产生。通过该建筑工程与其它类似工程的超长地下室结构无缝设计和实践，得到采用无缝设计方法是可以有效防止裂缝产生的结论，为混凝土结构优化设计与施工提供参考和借鉴。
参考文献：
[1]王华辉. 合肥“新地中心”超长地下室结构无缝设计[J]. 工程抗震与加固改造，2012（05）：111-115.
[2]甄泽炳. 地下室超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工技术应用[J]. 四川建筑，2012（02）：164-165，168.
论文作者:刘士伟1,李笑2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签：结构论文; 裂缝论文; 地下室论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 应力论文; 方法论文; 《基层建设》2018年第1期论文;