防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫的設計建議

任 雙

(遼寧市政建設工程有限公司 110021)

防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫的設計建議

任 雙

(遼寧市政建設工程有限公司 110021)

根據具體工程設計實踐和體會，注重結構概念設計，簡要分析了溫度收縮裂縫的基本特點，重點介紹了對超長混凝土結構如何有效設置后澆帶及其它一些控制和抵抗溫度收縮應力的具體設計措施。可供設計人員借鑒參考。

超長混凝土結構 溫度 收縮 裂縫 后澆帶設計 措施

1前言

建筑工程中，混凝土結構的裂縫較為普遍，裂縫的類型也很多，但按成因基本可歸結為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。隨著建筑向大型化和多功能發展，超長（即超過溫度伸縮縫間距）高層或大柱網建筑不斷出現，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應用，使超長混凝土結構易出現的溫度收縮裂縫有逐漸增多的趨勢。雖然這類裂縫屬非結構性裂縫，一般不致影響構件承載力和結構安全，但卻會影響結構的耐久性和整體性。

2溫度收縮裂縫的基本特點

混凝土在結硬的過程中發生收縮，溫度變化時會熱脹冷縮，當這兩種變形受到約束后，在結構內部就會產生收縮應力和溫度應力，這兩種應力分別超過混凝土抗拉強度時就會導致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。超長混凝土結構中較多見的是在收縮應力和溫度應力共同作用下所產生的溫度收縮裂縫。要分析溫度收縮裂縫的基本特點，首先應掌握收縮和溫度變形的一些基本概念。

2.1 收縮變形的特性及影響因素：

一般混凝土最終收縮應變約3～5×10-4，其特點是早期收縮快，半年可完成第一年收縮量的80～90%，一年后仍發展但已不明顯。其影響因素主要有混凝土強度等級，水泥品種，水灰比，坍落度，養護（保溫，保濕）和體表比。

2.2 溫度變形的特性及影響因素：

混凝土溫度線脹系數一般為1.0×10-5/C°，其變形隨溫差而變化，一般發生在混凝土結硬一直到房屋使用期間。其影響因素有季節溫差，內外溫差和日照溫差。

2.3 溫度收縮裂縫的基本特點：

⑴該裂縫由收縮和溫度變形共同產生，其分布一般為收縮和溫度兩種裂縫的組合，隨環境濕度和溫度而變化，隨時間而發展，裂縫的開裂和危害程度往往較單一的收縮或溫度裂縫嚴重。

⑵根據具體工程裂縫出現的時間、發展與變化、以及分布、形狀、尺寸等特征。一般可分為以收縮變形為主或以溫度變形為主，實際工程中較常見的是以收縮變形為主的溫度收縮裂縫，一般發生在混凝土澆筑后一年內，但多見半月至數月之內。

⑶主要影響的部位及構件是底層和頂部數層梁板構件以及基礎梁、挑檐、欄板等外露構件。

⑷梁板裂縫呈現不同分布和特征，梁縫一般垂直于縱向，分布在兩側面，兩頭細、中間寬、棗核形。裂縫為表面，深進或貫通。單向板縫等間距平行于短邊。雙向板縫較重于單向板縫，兩個方向板縫縱橫交錯，不規則，縫多為貫通，板面縫一般寬于板底縫。

3防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫的設計建議

3.1 設置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應力的措施

3.1.1有效設置后澆帶后澆帶是列入高規中的一種目前設計人員常采用的方法，它利用了混凝土早期收縮量大的特性，其設計思路是“以放為主”。主要作用是釋放早期混凝土收縮應力，減小以收縮為主的變形。高規雖然對后澆帶的間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時間有較明確要求，不少資料對此也有所介紹。但是結合多年來對蘭州地區幾個較大型超長工程的設計實踐，深感對后澆帶的做法必須予以重視。如設計施工處理不好，不僅起不到予期的效果，還會留下結構隱患。因此就后澆帶的具體做法提出以下建議和看法：

⑴間距：高規規定為30m～40m.建議具體工程應結合建筑物長度、氣候環境特點綜合考慮，一般應控制在30m左右。

⑵位置：

①小跨梁開間或受力較小的部位，一般可在梁跨三分之一處。

②平面布置時要注意梁的布置宜平行于后澆帶以免梁截斷太多。

③視具體情況可沿平面曲折通過。

⑶寬度：高規規定800～1000mm.建議預留的寬度要考慮滿足鋼筋錯開搭接要求。可允許大于1000mm

⑷鋼筋：目前對后澆帶內梁縱向鋼筋處理有兩種做法。

第一種：梁板鋼筋均斷開后搭接（高規要求），但由于梁鋼筋搭、焊接處理困難，質量不易保證，易給結構造成隱患。

第二種：板鋼筋斷開，梁鋼筋直通不斷。目前工程采用較多，但由于截斷梁較多時，鋼筋全部不斷會約束混凝土收縮，達不到予期效果。

⑸澆筑時間：高規要求，宜在兩個月后且澆筑時的溫度宜低于主體混凝土澆筑時的溫度。由于混凝土早期收縮量大，相對一年的收縮量，半月約占30～40%；1個月約占45～55%；2個月約占65～75%；半年約占80～90%，故應按規范執行，一般應保證兩個月后澆筑。

⑹后澆混凝土：采用無收縮或微膨脹混凝土，強度較主體混凝土提高C5級。

⑺設計時要特別交待以下請施工單位注意的問題：

①后澆帶兩側宜設鋼筋網片，防止主體混凝土流入后澆帶。

②后澆帶混凝土澆筑前應清理鑿毛，澆筑時振搗密實，精心養護。

③后澆帶兩側支撐保證穩定可靠，后澆帶混凝土達設計強度時方可拆除。

3.1.2針對性地采取控制和抵抗溫度收縮應力的措施

⑴加強屋面保溫隔熱措施，采用高效保溫材料，嚴格滿足建筑節能設計標準。

⑵屋面板、外廊板，陽臺板等外露室外現澆板（含施工期間主體暴露時間較長的室內現澆板）以及板跨大于4m且采用泵送混凝土的雙向連續板等溫度收縮應力較大的板，均應在板面（即板的受壓區）配置不小于φ6@200雙向鋼筋網片，或支座鋼筋隔一全跨貫通，但間距不宜大于200mm，每一方向配筋率不宜小于0.1%.以上板在有受力鋼筋處，實配鋼筋尚應考慮溫度收縮應力影響予以適當增大。

⑶框架梁及所有現澆梁凡高度≥600者（外露梁高度≥500）均設置不小于2 φ12腰筋。腰筋宜細而密，間距不應大于200mm，每側腰筋配筋率不宜小于0.1%.

⑷檐口板，外露欄板應雙面雙向配筋，上下端頭各配≥2φ10溫度抵抗筋，并每隔15～20m設置一道20mm溫度伸縮縫。

⑸控制現澆板混凝土強度等級不宜大于C35.后澆帶列入高層規程后已在大量工程中廣泛使用。

3.2 采用UEA補償收縮混凝土

3.3 采用予應力混凝土結構

予應力混凝土可增強梁板剛度，梁板中所產生的預壓應力可抵消由于混凝土溫度變化和收縮產生的軸向拉應力，從而達到擴大溫度伸縮縫間距不設后澆帶的目的。經對珠海機場調研了解到：梁板在采用無粘結予應力混凝土后，平面尺寸84×48 m，未設后澆帶，使用良好。

4結語

⑴溫度收縮裂縫是蘭州地區超長混凝土結構中較常見且日趨增多的裂縫，由于該裂縫的危害性及規范的局限性，設計人員應予以足夠重視。

⑵本文從設計角度上簡析了混凝土收縮和溫度變形的特性，影響因素以及溫度收縮裂縫的成因和基本特點，以使設計人員建立最基本的概念來針對性地結合具體工程特點考慮防止和減輕溫度收縮裂縫的具體措施。

⑶“設置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應力的綜合措施”注重結構概念設計，對裂縫采取“放”“防”“抗”相結合的構想。工程實踐證明，對防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫比較有效，但其中一些措施主要基于設計概念和定性分析，如何通過進一步的定量計算及實驗驗證，尚需做深入工作，具體工程在采用時應根據其各自特點，并結合蘭州地區8°抗震設防要求綜合考慮。

⑷后澆帶內梁鋼筋斷與不斷一直有兩種不同的看法和處理方法。通過多年在一些超長建筑上的設計實踐，本文提出了梁鋼筋下部不斷開，上部及腰筋可錯開搭接或先搭后焊的處理方法，同時對后澆帶其它具體做法也較詳細地進行了闡述并提出了建議。

TU7

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1007-6344（2015）04-0151-01