【摘要】：本文對超長建筑結(jié)構(gòu)在砼正常使用情況下的收縮和溫度應(yīng)變進(jìn)行了計算分析；對超長建筑地下室后澆帶或設(shè)縫間距和砼正常使用情況下的應(yīng)力進(jìn)行分析計算，為設(shè)計提供較簡潔的分析方法。并結(jié)合工程設(shè)計實際經(jīng)驗，例舉了應(yīng)用砼膨脹劑等外加劑獲得超長建筑無縫設(shè)計成功的案例，總結(jié)了超長結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的設(shè)計要點(diǎn)；對砼后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶的措施進(jìn)行了歸納。
【關(guān)鍵詞】：超長建筑；超長地下室；結(jié)構(gòu)計算；無縫設(shè)計；設(shè)計要點(diǎn)
1、 引言
隨著我國全面向小康社會邁進(jìn)，建筑業(yè)也進(jìn)新一輪穩(wěn)步的發(fā)展階段；房屋建筑的形式更 趨復(fù)雜和多樣化，建筑面積和體量也越做越大，出現(xiàn)了許多超過規(guī)范規(guī)定的超長建筑。超長 建筑給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工等都提出了技術(shù)難題，如何解決好，是我們技術(shù)人員面臨巨大的挑戰(zhàn)，已成為當(dāng)前工程界迫切需要解決的重大技術(shù)問題。為了解決這個問題，上個世紀(jì) 90 年代中期開始各大設(shè)計研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多種研究和嘗試并取得了較多的成功，各項措施應(yīng)用取得較滿意的效果。為了便于推廣，我在此作一些歸納總結(jié)。
2 、結(jié)構(gòu)計算與分析
由于砼并非是一種理想的均質(zhì)材料，所以砼的收縮的因素是很多的，主要有砼自身材料強(qiáng)度與
含鋼量、施工及養(yǎng)護(hù)條件、使用情況與環(huán)境等有關(guān)，假設(shè)砼建筑長度為 149m， 普通砼的極限收
看來在超長砼結(jié)構(gòu)在開始時的砼收縮和溫度應(yīng)變都是很大的，當(dāng)然如果考慮砼收縮的非線性和溫度的內(nèi)外梯度變化，總收縮量可以打一定的折扣，但對一般的建筑而言還是無法克服的，所以必須采取措施來彌補(bǔ)砼的收縮和溫度應(yīng)力。
近年來砼進(jìn)步的一大標(biāo)志是外加劑的發(fā)展，特別是膨脹劑的廣泛采用，使超長結(jié)構(gòu)設(shè)計變成可能，接下來進(jìn)行一些理論計算，在采用添加膨脹劑后，砼膨脹量在期齡14天時。
根據(jù)以上初步計算可以看出加入膨脹劑等外加劑，可以補(bǔ)償砼收縮和溫度應(yīng)力引起的應(yīng)變，或者讓砼產(chǎn)生膨脹應(yīng)力緩解和克服砼收縮及徐變和溫度應(yīng)力引起收縮。
根據(jù)《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》〔1〕和《超長地下室砼結(jié)構(gòu)裂縫控制設(shè)計》〔2〕中的計算公式進(jìn)行地下室砼內(nèi)應(yīng)力計算和設(shè)置縫后澆帶（或縫）的長度計算可得：
一般側(cè)墻比底板薄，溫度差計算很小， Lmax應(yīng)比底板大。通過計算可以看到一般地下室設(shè)后澆帶或縫的間距是 40～50 米，如果是樁基礎(chǔ)間距取小值，對天然筏板基礎(chǔ)取大值，當(dāng)然另外還要綜合其他因素決定后澆帶的間距。
通過計算可以看到只要所得的拉應(yīng)力（或最大約束應(yīng)變）≤結(jié)構(gòu)材料的抗拉強(qiáng)度（極限拉伸）就可以保證結(jié)構(gòu)不會開裂，任意長度的無縫工程也可以實現(xiàn)；一般超長地下室在正常使用階段是能夠滿足要求的。主要還是解決施工階段的問題；對于上部結(jié)構(gòu)由于溫差變化較大，對超長結(jié)構(gòu)應(yīng)分別處理；下面結(jié)合工程實例進(jìn)行分析。
3 、工程設(shè)計要點(diǎn)
3.1 抗與放的裂縫控制原則
在超長結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中，根據(jù)溫度應(yīng)力與長度非線性關(guān)系，應(yīng)用“抗與放”原則，采用超長結(jié)構(gòu)有條件地連續(xù)澆筑；在許多工作情況下，我們更適合采用“抗放兼施”的方法，使結(jié)構(gòu)既不產(chǎn)生很大的變位，又不產(chǎn)生很大的應(yīng)力，確保承載力的極限狀態(tài)，又滿足使用極限狀態(tài)。這一原則與一方面提高結(jié)構(gòu)的抗力，另一方面降低外來的作用力原則是一致的；可以看到只要材料的強(qiáng)度超過最大約束應(yīng)力 R≥螵�max 或結(jié)構(gòu)材料的極限拉伸大于最大約束拉變形濯 p≥濯�max 就可以保證結(jié)構(gòu)不會開裂，任意長度的無縫工程也可以實現(xiàn)；如無縫路面、無縫廠房，無縫設(shè)備基礎(chǔ)等。具體地講：根據(jù)砼的特性，在早期設(shè)后澆帶（或膨脹帶），使砼的早期收縮和應(yīng)力得到自由的釋放，在砼收縮相對穩(wěn)定后再用膨脹砼連接起來，同時對于超長結(jié)構(gòu)添加外加劑（膨脹劑、纖維等）改善砼抗裂性能，增加砼的配筋量等措施，確保結(jié)構(gòu)處于裂縫控制范圍內(nèi)。
3.2 合理的結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計
�。�1） 合理的平面和立面設(shè)計，平面布置規(guī)則整齊，避免截面的突變，立面體形無特變從而減少約束應(yīng)力，可采用“抗”的方法進(jìn)行無縫設(shè)計，否則采用“放”的方法即設(shè)置伸縮縫；
（2）合理布置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距；在受力、應(yīng)變大的和變截面處加強(qiáng)分布鋼筋；
�。�3）避免用高強(qiáng)砼，盡可能選用中低強(qiáng)度砼，采用60天或90 天強(qiáng)度；在砼中摻入 8～12%的膨
脹劑（可等量替代膠凝材料），或添加其他有效的外加劑；
�。�4）采用滑動層來減小基礎(chǔ)的約束。
3.3 施工方面用保溫隔熱法對砼進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；控制砼的降溫速度；用草袋和塑料薄膜進(jìn)行保溫和保濕；用后澆帶減小溫度收縮。
3.4 后澆帶設(shè)計要點(diǎn)
3.4.1后澆帶的設(shè)置在砼收縮應(yīng)力發(fā)生的最大部位，一般設(shè)于長度方向的中間位置，或間距是 4.0～50 米，根據(jù)平面布置結(jié)構(gòu)受力等進(jìn)行布置，另外還要綜合其他因素決定后澆帶的間距。
3.4.2后澆帶的寬度對約束拉力笥忻饗緣撓跋歟磯仍醬螅蝮越小。因此，只要條件允許應(yīng)將后澆帶寬度盡量取得大些，一般取 800～1200mm。
3.4.3后澆帶的位置設(shè)置在結(jié)構(gòu)受力最小處，一般布置在跨度的 1/3 處，將地梁腹縱向鋼筋和梁頂鋼筋盡量截斷（因為這些鋼筋可以進(jìn)行搭接或焊接處理），只保留梁底鋼筋連續(xù)貫通，以使拉力減少至最低。（其他梁則相反）。
3.4.4后澆帶砼的設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)比相鄰的非加強(qiáng)帶砼提高 5MPa，從而提高后澆帶砼的抗拉強(qiáng)度，并且提高其膨脹劑摻量，一般提高到12～15%從而提高最易開裂部位的砼膨脹率，消除該部位砼的拉應(yīng)力，避免砼開裂。
3.5 膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計要點(diǎn)
3.5.1膨脹加強(qiáng)帶要求設(shè)置在砼收縮應(yīng)力發(fā)生的最大部位，一般設(shè)于長度方向的中間位置間距是 40～50 米，根據(jù)平面布置結(jié)構(gòu)受力等一般布置在房屋的中間或在后澆帶間距大于50 米時的中間。
3.5.2膨脹加強(qiáng)帶砼的設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)比相鄰的非膨脹加強(qiáng)帶砼提高 5MPa，從而提高膨脹加強(qiáng)帶砼的抗拉強(qiáng)度，并且提高其膨脹劑摻量，一般提高到 12～15%從而提高最易開裂部位的砼膨脹率，消除該部位砼的拉應(yīng)力，避免砼開裂。
3.5.3膨脹加強(qiáng)帶的做法：膨脹加強(qiáng)帶寬 2m 左右，帶的兩側(cè)布置 5 �L網(wǎng)格 15*15mm鋼絲網(wǎng)，將帶內(nèi)砼與帶外分隔開；膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)增設(shè) 10～15%水平溫度鋼筋，并均勻布置在上下層鋼筋上，兩端各伸出膨脹帶 LaE，并固定在上下層（或內(nèi)外層） 鋼筋上。
結(jié)語
由于影響砼開裂的因素還有很多，本文限于篇幅不一一列舉說明了，在超長結(jié)構(gòu)設(shè)計時要根 據(jù)實際情況，“抗放結(jié)合”、重點(diǎn)突出抓住主要因素、因地制宜靈活應(yīng)用砼后澆帶膨脹帶和 伸縮縫，設(shè)計和建造出更多更好的超長建筑。
【參考文獻(xiàn)】
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[3]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002），2002
