淺談超長建筑物的結構設計

楊忠毅

摘要：隨著我國經濟的高速發展，人民生活水平的逐步改善，對建筑物使用功能的要求越來越高，尤其是一些公共建筑正逐漸向大型化的方向發展。許多超長、超寬的大型建筑也經常出現，基于此，文章對超長建筑結構設計的原則和要點進行了總結，對超長建筑物結構設計中對于溫差裂縫的考慮進行了分析，以便更好的提高超長建筑結構的設計質量。

關鍵詞：超長建筑，結構設計，原則

1、超長建筑物的結構設計原則

超長建筑物的結構設計來源于設計者對于實踐的感悟、對云設計規律的把握，對其進行綜合整理，從而設計出最為合理的施工方案，雖然各個建筑物的結構不同，設計者對于實踐的感悟不同，但是對于超長結構的設計所遵循的大致原則是相同，主要表現為以下幾點：

1.1結構布置簡單

超長建筑物的結構設計所要遵循基本原則就是結構體型布置簡單，使得建筑物的質量以及剛度有一個較為均勻的變化，同時要對稱布置其結構的抗側力，以防止結構出現不利扭轉，對建筑物造成影響，簡單的結構布置能夠使得構件傳力明確，使得設計方案經濟合理。

1.2結構布置規則

在超長建筑物的結構設計中，其結構布置應當遵循一定的規則進行布置，如對稱原則，這樣可以使得該建筑結構的剛心以及質心重合，可以防止建筑物出現較大的扭轉，造成不必要的安全隱患。

1.3合理布置受力構件

在對于受力構件進行布置時，應當將其布置在可以承受溫度應力以及水平荷載作用的區域，所以，在一般的建筑中，在結構平面的周圍對稱的分布剪力墻，這樣可以使得剪力墻對于扭轉效應的抵抗作用達到最大化。

2、超長建筑物的結構設計要點

在超長建筑物結構設計中，一般不采用伸縮縫，但是有時候為了滿足長度較大的平面，可以采用伸縮縫來減少溫度的應力，從而達到減少混凝土開裂的情況。在某超長建筑物實際的設計過程中，為了防止超長結構出現不利的方面對建筑物造成影響，就必須要求在設計中采取相應的措施來防止這些不利因素的出現。

2.1材料選取

一般不采用伸縮縫的超長結構設計為了防止建筑物出現裂縫，在對于樓板的混凝土的選擇上一般選用具有補償收縮性的混凝土，在溫度應力發生作用對樓板產生影響的時候，這種具有收縮補償性的混凝土就會產生作用，使得混凝土收縮時帶來的裂縫得到彌補，防止裂縫的出現。同時不同區域對于材料的要求不一樣，這就需要針對各個不同的區域特點選擇適合的材料進行施工。如地下室采用強度等級為C30的防水混凝土，基礎墊層采用C15的素混凝土，同時在對于材料進行采購時要注意觀察材料的質量，保障施工材料的真實性，有利于提升整個建筑物的質量。

2.2摻加適量的外加劑

為達到抗裂防水的目的，在配制混凝土時加入適量的外加劑已得到廣泛應用，本工程通過設計經驗比較，選用SY-G型高性能膨脹抗裂劑作為提高混凝土抗裂性能的外加劑，在不同的部位按8～12%的量加入地下室混凝土中。設計提出限制膨脹率要求，一般情況下地下室底板、頂板的限制膨脹率0.025%，地下室側墻的限制膨脹的限制膨脹率0.03% 。

2.3構造措施

在該超長建筑結構進行設計的時候，其構造措施對于其有重要的影響，關乎著超長結構設計方案的合理性，下面我們就從幾個方面來對滿足超長結構設計的要點的幾個措施來進行分析：

2.3.1后澆帶的設置

為了解決施工過程中混凝土開裂的問題，可以在超長結構中設置后澆帶，后澆帶的設置位置一般在結構受力較小的位置，隨著超長結構的橫切面一直延伸，將框架梁、剪力墻以及樓板等分割開來，在對于后澆帶的鋼筋連接方式的選擇上，一般采用搭接的連接方式。同時愛整個主樓完工以后還要利用不收縮混凝土對后澆帶進行澆注。

2.3.2結構構造鋼筋的配置

為了減小超長結構中出現的裂縫問題，可以進行構造鋼筋的配置，頂層樓板一般采用雙層雙向的鋼筋網，使其直徑小于10mm，間距小于200mm，同時在框架以及次梁中采用貫通配置的方式來增加樓板的配筋率，提升建筑質量。

2.3.3無黏結預應力鋼筋的配置

在超長結構的框架和樓板之中分別配置無黏結預應力鋼筋，能夠有效的緩解該超長結構設計中帶來的裂縫，在樓板中建立范圍在2.4-2.8MPa的有效預應力，同時在受到溫度應力影響嚴重的一層以及頂層的樓板中縱向配置無黏結預應力筋，無黏結預應力鋼筋之間的間距為5500mm，且均勻的分布在樓板中，同時對于施工時的張拉控制應力有一個較好的控制。

2.3.4補償收縮混凝土的使用

在超長結構的建筑物施工過程中，采用具有收縮補償性的混凝土進行施工，可以有效的提升建筑物的抗裂性，在不能夠設置后澆帶以及設置困難的地方，可以采用補償收縮混凝土進行施工，嚴格控制混凝土質量以及具體的施工標準，同時采用合理的比例對混凝土原料進行配制，保障混凝土的補償收縮性。為了使得混凝土的松弛效應得到更好的發揮，還可以采取有效的措施對表面溫度進行維持與養護，可以有效的減少建筑過程中的拉應力。

3、 超長建筑物結構設計中對于溫差裂縫的考慮

在對整個超長建筑的高度進行結構設計時，要將屋面盡可能控制在相同的標高。一旦錯層的房屋出現結構設計中，就需要在錯層的部位設置墻構造柱，主要在所有橫、縱墻的相交處進行設置。為了有效預防溫度裂縫的產生，需要在結構中設置圈梁。圈梁以及墻構造柱連接在一起，就構成了縱向以及橫向的框格，這些框格可以約束各片墻體，這樣就可以使墻體保持一個整體的箱形結構，不僅改善了砌體的抗裂能力，而且極大的提高了砌體的受力性能。

此外，微膨脹混凝土的應用也能有效抵抗溫度裂縫的產生，但是需要準確控制配合膨脹混凝土的比例，將它的后期養護做好，這樣做可以減輕以及避免屋面板產生溫度裂縫。同時，在建筑結構設計時，將微膨脹劑加入到超長建筑的混凝土時，必須要謹慎，原因是混凝土內部的膨脹率會因微膨脹劑的加入而產生很大的離散性，將會很難控制伸縮縫設置間距與微膨脹劑的添加劑量間的定量關系，給設計造成了一定的困難。在實際工程中，加入微膨脹劑后，要結合一定措施來進行驗算，比如增加加強帶以及后澆帶，才可以在超出規范限值的情況下使伸縮縫的間距擴大。

磚墻、屋面板以及圈梁的溫度變形都會導致裂縫出現。頂層磚墻的裂縫程度會受到屋面保溫層的效果好壞的直接影響。因此，一定要根據熱工要求設計屋面保溫層。對于保溫屋面，也要依據規范要求，確定保溫材料的施工方法，同時要適當加大保溫層厚度，實現保溫效果。

4、總結

綜上所述，超長建筑物的結構設計是一個復雜并且綜合性的問題，它涉及到方方面面的問題。由于超長建筑結構裂縫的產生主要是由于溫度變化所引起，所以就需要我們在設計方面做好相應工作，確保超長建筑物的結構設計質量。

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