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摘要：在超长结构建筑设计中，对混凝土的强度等级要求也是非常高的，混凝土强度等级不断提高，因为温度应力的存在，所以很容易出现结构裂缝，影响建筑物的使用性能。除此之外，还有一些问题都是在超长结构设计中应该注意的，要采取适当的控制方法，从而建造出高质量的建筑。
关键词：建筑超长结构；结构设计；探讨
1超长结构界定和超长结构可能存在的问题
相关国家设计规范规定了房屋建筑工程结构伸缩缝最大间距为：现浇式普通砖混结构50m，现浇式框架结构55m，现浇式剪力墙结构45m，现浇式框架-剪力墙结构要根据框架和剪力墙具体布置的情况在45m～55m之间取值，一般可取50m。以上为在正常情况下的设计规定，一些特殊环境条件下，例如恶劣气候环境条件地区、屋面无保温或隔热措施、建筑材料收缩较大或者采用特殊施工工艺等情况，结构伸缩缝间距要适当减小。在不设永久伸缩缝的情况下，有效控制混凝土收缩应力和温度应力影响，是确保结构安全、正常使用的设计重点，必须慎重对待。通常采取的措施有：设置后浇带或膨胀加强带、施加预应力、配筋控制、添加抗裂纤维、材料控制、施工质量控制。实际工程中的超长结构主要存在三个方面的问题。
1.1混凝土浇筑过程中水泥水化热造成混凝土内外温差，继而结构表面产生拉应力，内部产生压应力。当表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度的时候，在混凝土表面就会产生裂缝。此外在混凝土降温阶段时逐渐散热冷却会产生冷缩，再加上混凝土硬化过程中的自身收缩，产生的收缩应力较大，当该应力超过混凝土极限抗拉强度的时候同样会产生裂缝，甚至贯穿整个截面。
1.2环境温度变化使得结构材料自身热胀冷缩，继而产生的温度应力存在于工程使用期间和施工阶段。温度变化和混凝土收缩这种间接作用引起的位移和变形对超静定混凝土结构的约束应力可能会很大，从而导致结构构件的开裂，甚至改变结构的受力形态。
1.3超长结构的另一个问题就是因为结构太长，当建筑场地地质情况复杂时，结构两端的基础持力层可能不同或基础持力层相同而基础埋置深度相差较大时，结构两端的沉降差会很大，如果不设置沉降缝又未采取相应构造措施时，结构就会倾斜或产生裂缝。
2超长结构设计方法分析
2.1设计内容分析
2.1.1根据混凝土结构设计规范，在规范允许的长度内并在使用方便处设置温度缝。将超长结构加以分割，以此保证混凝土收缩应力不致使结构产生肉眼可见裂缝。这种方法的优点是结构合理、安全；缺点是使用不一定方便，造价高。
2.1.2设后浇带。将结构分成若干段，每段间留800宽后浇带，待混凝土浇注完成二个月后，用高于其它位置C0.5的膨胀混凝土，将后浇带灌实。这种处理方法原则是抗放兼备、以放为主。这种设计规范中已经列出，且广泛应用于超长不设缝的工程中。但该种处理方法对后浇带清理、凿毛、施工模板周转、降水、施工管理费用都带来许多麻烦。
在养护较困难，受风速和大气温度影响大，面积大的部位，裂缝要求高的结构部位（如地下室侧墙）容易出现收缩裂缝，应采用后浇加强带。方法为先分段浇注播10-12％UEA的混凝土，养护14天后，用掺14-15％UEA强度较相邻部位高C0.5的混凝土回填。此方法与传统后浇带设计相同之处是都设钢板止水带。不同之处是后浇加强带的带宽为2m，回填用大膨胀混凝土，回填缝时间14天。而传统后浇带为60天，可以提前46天完成。
2.1.3无缝设计。无缝设计的思路是抗放兼备、以抗为主。也即利用UEA补偿收缩混凝土作为结构材料，在硬化过程中产生膨胀作用。由于钢筋邻位约束，在结构中建立少量预压应力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆考虑结构强度及安全，膨胀不能太大，硬化在14天基本结束。UEA替代水泥量10-12％范围内，对强度不影响。其膨胀率0.02-0.03，在配筋率0.2-0.8％内可以在结构中建立0.2-0.7MPa预压应力。
一般混凝土收缩应力产生裂缝间距都在40-60m之间，一个裂缝产生的间距设一个膨胀加强带，宽度2m，带的两侧铺设密孔铁丝网，并用主筋（Φ8@50）加固。目的是防止混凝土流入加强带。施工时带外用掺10-12％的小膨胀混凝土，浇注到加强带时，掺14-15％UEA的大膨胀混凝土。其强度等级比两侧的高C0.5等级。到另一侧时又改为浇注掺l0-12％UEA混凝土，可以连续浇注100-200m超长结构。
这种方法主要用于地下室底板等对于裂缝要求较高的结构部位。此时必须加强养护，以防止出现伸缩裂缝。对于裂缝要求一般的结构（如楼板），缝以外用掺8―10％UEA，其它施工方法同前。此方法优点是，模板可以周转，加快楼面施工进度。由于楼板厚度较小，加强带两侧可以用模板隔离。
2.2构造措施分析
超长结构设计中很重要的一项工作就是如何控制结构裂缝，而裂缝控制是一项综合性很强的系统工程，涉及到设计方法、建筑造型、结构形式与构造、施工工艺、建筑材料、气候环境、工程地质等各种因素。在设计中应综合考虑各方面因素，采取合理的构造措施。
2.2.1砖混超长结构设计构造
屋面设置保温隔热层，建筑外墙外贴苯板保温层；屋面保温层或屋面刚性面层及砂浆找平层设置分隔缝，分隔缝间距4-6m，并与女儿墙隔开，缝宽不小于30mm；顶层屋面板下设置现浇圈梁并沿外墙拉通，两端圈梁下墙体沿竖向设置2Φ6@200水平钢筋，顶层端部纵横墙交接处均设置构造柱，且间距不大于3.0m。房屋顶层四角构造柱的水平钢筋加密至2Φ@250mm；基础地圈梁的截面和配筋：地圈梁宽可等同墙宽且不小于300mm，高度不小于400mm，纵向钢筋上下各不小于3Φ14，箍筋不小于Φ6@200mm；楼板及圈梁设置0.8m后浇带，间距30m左右，混凝土浇灌的间隔时间在两个月以上；屋面板厚度不小于120mm，且双层双向配筋。
2.2.2超长结构混凝土设计构造
1）后浇带的设置。当平面尺寸较大时用后浇带将整体平面分成数段，后浇带宽带0.8-1.0m，间距30-40m。后浇带待各层分块浇筑完成两个月以后补浇，以释放混凝土施工时产生的温度和收缩应力。当后浇带又为调整结构不均匀沉降作用时，后浇带中的混凝土应在两侧结构单元沉降基本稳定后再进行浇筑。后浇带的具体设计应考虑施工时的接缝处的处理，采用梁的受力钢筋不断开的构造加强措施，并适当附加纵向受力钢筋，箍筋间距在该跨应全长加密；墙和板的钢筋应断开搭接，以便两部分的混凝土各自自由收缩。对后浇带的混凝土强度应提高一个等级予以加强。后浇带设置的位置应从受力影响较小的部位通过，如梁板的三分之一跨度处，连梁跨中处。并宜曲折通过，以免全部钢筋在同一部位内搭接。另外后浇带在其龄期内以产生拉应力为主易造成接缝处开裂，因而可采用添加微膨胀混凝土浇灌补齐的措施予以收缩补偿。
2）补偿收缩混凝土应用。超长结构设计采用补偿收缩混凝土，以提高结构自身抗裂性能，控制裂缝开展。在一些超长工程中因地下水位较高，无法设置后浇带或设置后浇带比较困难时，采用补偿收缩混凝土便成为一项很重要的裂缝控制措施。为达到较好的实际效果，设计应要求施工单位与添加剂生产厂家共同做好有针对性的施工方案，采取行之有效的施工措施。严格控制混凝土原料质量和技术标准，选择适当的混凝土原料及配合比。如选择收缩小的水泥、尽量减少水泥用量、尽量连续浇灌不留施工缝等。
3结语
超长结构设计是建筑建设的关键环节，是决定建筑工程建设水平的关键因素。施工企业应当充分重视超长混凝土结构设计工作，通过设计水平的不断提升促进工程整体建设水平提升。
参考文献
[1]韩重庆，吴京等.超长混凝土结构设计中基本问题研究与工程实践[J].工业建筑，2012
[2]祖海亮.超长结构设计中基本问题研究与工程实践[J].城市建设理论研究，2014
论文作者:刘文捷
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
标签：混凝土论文; 结构论文; 应力论文; 裂缝论文; 间距论文; 结构设计论文; 圈梁论文; 《防护工程》2018年第30期论文;