淺談超長建筑結構設計措施探討

譚敬聯

摘要：本文章將結合作者的工作的實踐與工程實例，針對大型商業建筑超長結構設計當中多相關的要點進行了深入的分析，希望對有關設計人員及同行提供相關的參考意見。

關鍵詞：工程概況；結構布置；超長結構；溫差分析；框架內力

前言

隨著我國社會經濟的快速發展，城市商業建筑建設規劃在持續加大。為了滿足商場內部人流的開闊需要，在商業建筑結構設計中，如何處理好超長結構問題成為了結構設計人員最為關注的重要問題。

1、工程概況

本文中的工程實例為某大型商業綜合廣場其中一棟五層超長商業，其建筑面積大概為3萬平方米，結構體系為鋼筋混凝土框架結構。地下一層為設備用房，地上一、二層為單間街鋪，三至五層為大開間商業、設備用房及公共交通部分組成的純商業建筑；一層層高H=6m，二層以上層高均是5.4m。結構平面布置如圖一：

2、結構布置

本建筑工程主體結構體系是采用框架結構，基礎是采用柱下獨立基礎。考慮到商業空間靈活方便性，其結構典型柱網為9m×9m，根據建筑平面功能連續需求和立面完整性，以及平面的規則性；故本工程結構平面不設置變形縫；結構平面超長通過采用設置溫度后澆帶處理，溫度后澆帶設置位置如圖一。

3、超長結構設計

本工程建筑平面為梯形狀，長邊168米，最大寬邊53米，最小寬邊31米，平面長邊尺寸遠遠超出了《混凝土結構設計規范》（GB50010 —2010）中框架結構伸縮縫的最大間距55m 的要求，是典型的超長結構。所以，本文主要將針對低層框架柱和二層樓板和梁溫度內力進行深入的分析，并介紹超長結構溫度的作用和結構處理的措施。

3.1 溫差分析

在溫度變化的作用之下，建筑結構將產生一定的約束應力，從而造成結構內力的重分布。超長混凝土結構設計當中的難點在于解決溫度收縮應力問題，在自然環境變化的作用下，鋼筋混凝土結構將會導致溫差荷載效應，其主要分成日照溫差與驟降溫差以及季節溫差多引起的溫度作用是趨于穩定之后的溫度效應。所以，本文章結構溫差荷載截取值需要按照季節溫差進行相關的計算，取日平均最高穩定與最低溫度，以及結構成型時的溫度最大變化的范圍，日平均溫度取30年一遇值，結構成型時的溫度取月平均值。

3.2 溫度作用下的框架內力

從整個梯形平面分析，中間部分剛度較大，左右兩側剛度較弱，計算結構參數要求時，兩端結構柱結構位移比超出規范要求，為達到規范要求必須加大兩端結構柱和結構梁截面。

框架柱溫差幅度按5～25℃考慮內力分析，框架柱升溫荷載作用下的內力簡圖如圖二，框架柱降溫荷載作用下的內力簡圖如圖三；即進行升降溫度同一個框架柱內力對比，升溫如圖

從升降溫結果分析，溫度越高內力就越大，因此超長結構是以升溫控制內力。所以，需要對結構柱子加強縱筋和箍筋。在溫度的作用下，為了有效防止柱子出現拉裂的情況，這就需要采用結構加強的相關措施。考慮到混凝土結構帶裂縫工作，因此本工程將決定采用剛度折減系數0.7與溫度作用組合系數0.7以及分項系數1.3進行整體結構分析。但是考慮溫度狀況的勝任與升降溫，需要適當增加柱內力、提升配筋率，從而滿足結構內力變化的要求。

3.3 溫度作用下的樓板應力

在溫度的作用之下，樓板主要表現是升降溫工況之下多產生的拉應力。由于本工程呈梯形平面，左右端樓板剛度相差較大；樓面由于樓梯斜板位置造成部分樓板不連續，對樓板的水平有著過度傳力，從中產生了比較大的應力集中。由此，采用多個不同結構計算軟件進行有限元溫度應力整體分析，在溫度的作用之下，整體拉應力比混凝土樓板抗拉強度標準值要大很多，所以這就導致樓板會產生裂縫的情況，因此要加強裂縫控制的相關應對措施。

4、結束語

根據上述分析，本文將通過對商業建筑超長建筑結構設計進行深入的分析，從而得到以下幾個方面的結論：結合本工程結構的基本特征，對面積最大與長度最長的一層進行全面的分析，并介紹了超長結構的溫差和處理的措施，從而對整體結構設計提出相關的指導。二是在溫度的作用之下，本文章將深入分析超長結構的溫度內力，得到了內力的分部情況，并且要采取加強比較大的部位的相關措施。這種做法不僅有效的提升了結構的承載力，還能有效的節省工程項目的投資成本。

參考文獻：

[1]《多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例》. 李國勝 編著 中國建筑工業出版社，2007

[2]《工程結構裂縫控制“抗與放”設計原則及其在“跳倉法”施工中的應用》. 王鐵夢 編著 中國建筑工業出版社，2007