關于超長鋼筋混凝土結構采用的相關技術措施

劉泰鑫

（大連北方建筑設計研究院有限公司　大連　116021）

1　工程概況

隨著近年來大型公共建筑的蓬勃發展，建設單位及建筑師對鋼筋混凝土結構無縫設計要求越來越高。本工程為某商業廣場，地下一層，地上四層，地上建筑平面為L形，X向最長279m，Y向最長161m。

根據《混凝土結構設計規范》8.1.1條，現澆鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距為55m，此項目為超長鋼筋混凝土結構。下面就超長問題分析后澆帶、補償收縮混凝土、纖維混凝土、收縮應力和溫度應力分析，及相應的構造措施的應用。

2　后澆帶

后澆帶的作用是釋放混凝土硬化過程中的收縮應力，減少或控制混凝土的初始裂縫。在其澆注60d時，大致可完成收縮量的70%。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》3.4.13，每30～40m間距留出施工后澆帶，帶寬800～1000mm。后澆帶養護時間不少于28d，在兩側混凝土齡期達到60d后選擇盡可能低溫合攏。后澆帶混凝土強度等級應提高一級，應采用補償收縮混凝土。再對澆筑及養護措施提出較高要求，基本可以控制收縮裂縫的產生。

3　補償收縮混凝土

用于補償因混凝土收縮產生的拉應力、提高混凝土的抗裂性能和改善變形性質時其自應力值為0.2～0.7MPa，用于后澆帶、連續澆筑時預設的膨脹加強帶以及接縫工程填充時，自應力值為0.5～1.0MPa。《補償收縮混凝土應用技術規程實施指南》4.0.3條規定：大體積、大面積及超長混凝土結構的后澆帶可采用膨脹加強帶的措施，帶寬宜為2000mm，間距宜為30～60m。對于鋼筋混凝土結構的裂縫控制有“抗”與“放”兩種措施。設膨脹加強帶方式屬于“抗”，后澆帶或后澆式膨脹加強帶方式屬于“放”，同時使用補償收縮混凝土、后澆帶、膨脹加強帶體現了“抗”與“放”的結合。對于地下結構及較薄的構件，以“抗”為主較為有利；對于地上結構及厚大的構件，結合采用“放”措施較為妥當。

4　纖維混凝土

纖維混凝土為在普通混凝土中摻入亂向均勻分散的纖維而制成的復合材料，包括鋼纖維混凝土、合成纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、混雜纖維混凝土等。合成纖維適用于控制地下混凝土結構構件的早期塑性收縮裂縫。對抗裂要求較高的構件，宜采用摻加纖維的補償收縮混凝土。

5　收縮應力和溫度應力分析

為了定量分析各因素對超長結構的有利和不利影響程度，需要將各因素的影響量化，進而分析超長結構的變形作用下的性能，為結構設計提供依據。結構的溫度和濕度作用最終可以歸結為兩類：溫降作用和溫升作用。其中混凝土的收縮及徐變是材料的一種基于時間的相關特性，分析中應同時予以考慮：①混凝土的收縮相當于溫降作用，可將收縮變形值換算為“收縮當量溫差”，即將收縮產生的變形折算成引起混凝土相同變形所需溫差；②混凝土的徐變相當于溫升作用，采用徐變應力松弛系數考慮徐變的影響程度。彈性計算時可將溫差（環境溫差和收縮當量溫差之和）乘以徐變應力松弛系數修正應力計算值；非彈性計算時，可以指定材料的時間特性（材料收縮及徐變隨時間變化規律等），并結合施工模擬工況進行分析。

混凝土收縮變形計算公式為：εy（t）=ε0yM（1-e-0.01t）

混凝土的收縮量換算成相當的溫度降低值，則成為混凝土的收縮當量溫差。

其中α=1.0×10-5/℃為混凝土的溫度線膨脹系數。

考慮混凝土徐變的影響，本工程為簡化計算，在不考慮剛度折減的情況下，應力松弛系數取為0.3。

季節溫差分析。施工階段，因后澆帶未封閉，已將結構分為小塊，滿足規范要求，故可不考慮此階段溫度應力。裝修階段，此時外圍護結構已經施工完畢，假設此階段恒荷載已全部施加完畢，活荷載僅考慮施工荷載。使用階段，將商場各層（除屋面）可能達到的最低溫度取為0℃，最高溫度取為30℃。屋面層最低溫度比正常樓層低5℃，最高溫度比正常樓層高5℃。計算溫差時后澆帶封閉的環境溫度取為10℃。

本工程溫度應力計算采用有限元分析軟件YJK進行初算，溫度荷載以節點溫差的形式輸入，用SAP2000軟件作復核計算。兩種軟件計算結果基本吻合。

6　結語

經過以上的分析計算，本工程采取以下的措施來降低混凝土的收縮應力和溫度應力：①采用補償收縮混凝土，地下室底板、墻體、頂板均采用補償收縮混凝土；②合理設置后澆帶，并控制后澆帶封閉時間、溫度，后澆帶間距不大于50m，封閉時月平均溫度在0～10℃，封閉時間應大于60d；③施工應采取保溫隔熱、保水養護、延長養護期等減小濕度變化或混凝土收縮的有效措施；④梁兩側腰筋的間距小于200mm，每側腰筋的截面面積大于梁寬與腹板高度乘積的0.15%；⑤正負零樓板配置雙層雙向通長鋼筋，且按受拉鋼筋錨固和搭接，單面鋼筋的配筋率不小于0.25%，局部應力較大的區域適當提高配筋率；⑥除溫度效應外，同時考慮地上部分樓板開大洞的不利因素，洞口周邊樓板加厚為120～150mm，樓板單面配筋率不小于0.25%；⑦本工程屬超長結構，施工單位應進行專項施工方案設計；⑧其它措施不贅述。

[1]《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）.中國建筑工業出版社.

[2]張士昌，徐曉明.地上超長混凝土墻收縮與溫度應力控制[J].建筑結構，2018，48（2）：19～22.