冷庫建筑結構的抗裂設計與施工技術措施研究★

陳俊賓 方光秀*

(延邊大學工學院，吉林 延吉 133002)

冷庫建筑結構的抗裂設計與施工技術措施研究★

陳俊賓 方光秀*

(延邊大學工學院，吉林 延吉 133002)

以吉林省延吉市某冷庫建設項目為例，針對建筑外墻開裂和地基土壤凍脹開裂等質量通病，提出了自承重外墻、錨系梁以及架空層的設計方案，闡述了在冷庫錨系梁施工中的質量控制點以及加強技術措施，經分項工程驗收表明，錨系梁的質量通病得到了有效控制。

冷庫建筑，錨系梁，架空層，質量控制

冷庫建筑被廣泛應用于對食品、植物、藥品等的儲藏。因此，冷庫建筑的設計占有十分重要的地位。但是，由于冷庫自身制冷的特點使得冷庫建筑的設計不同于其他一般建筑的設計。首先，冷庫建筑要始終保持著內部溫度比外部溫度低的特點，使得即便在特別寒冷地區的冬天，冷庫建筑內部與外界溫度對流時，也會析出水分，水分受冷又結成冰，如此往復使水滲入到結構中將對其結構產生不良影響，促使承重結構節點產生位移，又受基礎與縱、橫墻等的約束，從而產生裂縫。其次，由于冷庫建筑自身溫度及嚴寒地區室外溫度都比較低，使地下水容易結成冰，從而產生地基土壤凍脹。針對上述結構設計上的特殊要求以及施工質量通病，作者結合工程實例，提出切實可行的設計方案和治理質量通病的加強施工技術措施。經施工驗證，符合現行冷庫設計規范要求與驗評標準，為類似冷庫設計及施工提供借鑒。

1 工程概況

某冷庫工程位于吉林省延吉市煙集河與建安路交匯處，建筑面積為3 600 m2。主體建筑分辦公區和冷藏區，共兩層，其中冷庫采用無梁板柱結構，獨立基礎。辦公區采用框架結構，外墻采用加氣混凝土砌體結構。結構重要性系數γ0=1.0。場地類別為Ⅱ類，地面粗糙度為B類。基本風壓為0.5 kN/m2，基本雪壓為0.55 kN/m2。冷庫地面活荷載為30 kN/m2，樓面活荷載為20 kN/m2。結構安全等級為二級，冷庫板、柱抗震等級為三級，抗震設防烈度為6度，設計使用年限為50年。基礎、柱、板均采用C30混凝土，墻體采用MU10燒結空心磚砌筑。冷庫平面柱網布置規則，雙向柱，縱向跨度為5.7 m，共4跨。橫向跨度6 m，9跨。冷庫外墻與無梁板結構外側均采用錨系梁連接，在外墻2.9 m和5.0 m處以及8.0 m標高處各設置圈梁，在外墻沿著柱網縱橫軸線處和外墻四轉角處各設置構造柱，設置架空層，其層高為2.2 m。某冷庫建筑效果如圖1所示。

2 冷庫自承重外墻和錨系梁的設計

外圍護墻圈梁、構造柱、錨系梁布置圖與A—A圖以及圈梁配筋圖，如圖2所示。

2.1 自承重外墻的設計

為了避免冷庫建筑外圍護結構中各部位導熱系數不同而引起的冷橋現象，同時為了保護其保濕層、提升房屋的氣密性，冷庫的外墻設計通常采用自承重墻。在設計中對主體結構和自承重外墻結構的地上部分進行分離設置，同時在兩種結構中添加保溫材料阻斷樓層間的冷橋現象。根據規范[1]的要求對自承重外墻進行墻體受壓承載力及墻身高厚比的驗算。

1)受壓承載力驗算。取1 m寬度進行受壓承載力驗算。

N=10.2×0.37×19=72 kN/m<φfA=

1.5×0.37×1×1 000=555 kN/m。

其中，N為軸向壓力設計值；φ為偏心影響系數；f為砌體抗壓強度設計值；A為砌體截面面積。

2)墻身高厚比驗算。

β=Ho/h=5.05/0.37=13.65<μ1μ2[β]=24。

其中，β為墻身高厚比；[β]為墻的允許高厚比；Ho為墻計算高度；μ1為有門窗洞口的修正系數；μ2為非承重墻允許高厚比的修正系數；h為墻厚。

則，墻體受壓承載力及墻身的高厚比均滿足規范要求。

3)構造柱和圈梁。在外圍自承重墻內設置構造柱和圈梁。圈梁配筋如圖3所示。

由于b/s=0.37/5.7=0.065>1/30=0.03，圈梁可視為構造間墻的不動鉸支點，相鄰支座間的砌體外圍護墻可簡化為四邊簡支短板。構造柱和圈梁簡化為以錨系梁為中間支座，以底層基礎、基礎梁，屋頂剛性連接處，以及另一方向的墻為不動鉸支座的連續梁。

2.2 錨系梁與結構設計

1)錨系梁定義。錨系梁主要是連接冷庫外墻與冷庫內部結構的連系梁，能夠有效的提高冷庫結構的整體性，對外墻轉角處的開裂有很好的防護作用，提供一個穩定的側向支撐。

2)錨系梁的結構設計。錨系梁設計是否可靠是冷庫內部結構和外圍護墻是否具有良好的整體穩定性的重要因素。

錨系梁的結構形式。根據規范[2]地震區錨系梁做法，可采取鋼管或者三角形混凝土梁；錨系梁可采用Q235或Q345鋼，其長細比應控制在120(235/fay)2以內。本工程設計采用的是等邊三角形鋼筋混凝土梁，邊長為180 cm。錨系梁的配筋如圖4所示。

采用Q235鋼。長細比計算：λ=l0/i=22.73<120，滿足穩定性要求。

其中，λ為錨系梁長細比；l0為錨系梁計算長度；i為錨系梁的回轉半徑。

3 冷庫架空層的設計

針對冷庫地基土壤由于溫度過低而產生的凍脹問題，為了保證冷庫的正常使用，作者對冷庫設計時采用架空層的方式給予防范。

架空層是建筑物中僅有結構支撐而無外圍護結構或有圍護結構但設置窗口的開敞空間層。本工程中架空層設計由柱子作為支撐結構，不僅能有效防治由于地下水結冰產生的土壤凍脹對結構帶來的影響，而且能有效的提高空間的利用。同時，我們對架空層的層高控制在2.20 m，根據規范[3]中建筑物架空層及坡地建筑物吊腳架空層，應按其頂板水平投影計算建筑面積。結構層高在2.20 m及以上的，應計算全面積；結構層高在2.20 m以下的，應計算1/2的面積。設計使建筑物增加一層使用面積的同時只增加了一半的計算面積，降低了工程成本。

4 抗裂加強施工技術措施

4.1 錨系梁的施工工藝與關鍵控制點

1)錨系梁的施工工藝。本工程提出的錨系梁施工工藝是：首先，在對主體結構樓板進行鋼筋綁扎的同時預埋錨系梁鋼筋；其次，進行主體結構樓板混凝土的澆筑；然后，對自承重外墻施工；最后，錨系梁混凝土同外墻構造柱、圈梁一起澆筑。

2)錨系梁的關鍵控制點見圖5。根據分析施工工藝而提出的質量控制關鍵點分別為：錨系梁鋼筋位置與設計圖紙是否對應，保護層是否滿足要求；模板上、下底標高是否正確且滿足外軸線間距離；錨系梁混凝土與先澆筑的樓板混凝土之間能否結合良好。

4.2 加強施工質量技術措施

1)確保錨系梁鋼筋與混凝土粘結錨固的措施。由于在鋼筋的錨固機理中最主要成分是鋼筋與混凝土相互咬合而產生的擠

壓力。因此，在施工過程中隨時對鋼筋表面粗糙度進行檢查和確認，把粗糙度較低的鋼筋淘汰，同時對混凝土進行充分的振搗，提高混凝土的密實度，使鋼筋與混凝土充分接觸，從而確保鋼筋與混凝土的粘結錨固。2)確保施工放線準確，實施動態監測。使用全站儀進行放線，提高精確度。在放線時遵循“由整體到局部”的原則，充分掌握施工現場地質條件與設計圖紙的差異，并對所放的線進行動態校核。3)在主體結構樓板與錨系梁混凝土結合處設置快易收口網。當混凝土澆筑時，快易收口網眼上的斜角片就嵌在混凝土里，形成一個與鄰近澆筑塊相連的機械式楔口。其粘結及剪切強度可與經過良好處理的粗糙面強度媲美，從而避免在二次澆筑時打孔、拉毛等工序。可縮短施工周期，同時增加混凝土澆筑體的強度，使新舊混凝土完好結合。

5 施工驗證

通過實施質量控制關鍵點及加強技術措施，保證了工程質量。經監理單位檢查，符合施工驗收規范與驗評標準[4]的要求。驗收表明，對于錨系梁鋼筋的預埋中心線位置偏差均在±5 mm以內，水平高差均在+3 mm～0 mm范圍內，錨固長度偏差均在-10 mm以內。模板的上、下底標高偏差均在±5 mm以內。混凝土澆筑養護后未出現露筋、裂縫等外觀質量缺陷。

6 結語

1)本文提出的冷庫錨系梁和自承重外墻的設計方案有效的提高了冷庫外墻的抗裂性，經施工驗證，設計方案切實可行，可供類似冷庫設計提供借鑒。2)架空層的設計，有效解決地基土壤凍脹開裂的問題。同時充分考慮業主的需求，節約了工程成本。3)通過分析錨系梁施工工藝，提出了質量控制關鍵點與加強技術措施。經施工驗證，治理了質量通病，符合現行規范要求與驗評標準，可供類似冷庫施工提供借鑒。

[1] GB 50003—2011，砌體結構設計規范[S].

[2] GB 50072—2010，冷庫設計規范[S].

[3] GB/T 50353—2013，建筑工程建筑面積計算規范[S].

[4] GB 50204—2015，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].

Research on anti-crack design and construction technology of cold store building structure★

Chen Junbin Fang Guangxiu*

(CollegeofEngineeringYanbianUniversity,Yanji133002,China)

Taking the cold store construction project of Yanji city， Jilin province as an example, this dissertation puts forward the design scheme of self-bearing external wall, anchor beam and stilt floor for the common quality problems such as cracking of building external wall and frost heave cracking of foundation soil. At the same time, construction quality control key points and strengthen quality of technical measures. The acceptance of the subentry engineering shows that the common quality of the anchor beam is effectively controlled.

cold store building, anchor beam, stilt floor, strengthen quality

1009-6825(2017)01-0044-02

2016-10-25 ★：延邊大學科技發展計劃校企合作項目(項目編號：602015001)

陳俊賓(1994- )，男，在讀本科生

方光秀(1967- )，男，博士，教授

TU375.4

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