超长混凝土结构设计（精选11篇）
超长混凝土结构设计 篇1
超长混凝土结构是指混凝土结构单元长度超过了《混凝土结构设计规范》所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。随着现代建筑的飞速发展,新材料和新技术等在建筑工程方面的实践应用,建筑向大型化和多功能化发展,导致超长混凝土结构越来越多。超长混凝土结构由于材料、形状等特点以及受到外界环境的影响,会产生温度收缩裂缝,降低结构的耐久性和整体性,严重威胁建筑物的安全使用。王熹[1]等人针对超长混凝土结构因收缩和温度变化产生变形、开裂等现象,分析了膨胀加强带的工作原理,同时讨论了设计和施工中膨胀加强带需要注意的一些问题,结合工程实例,提出了可以有效减小超长混凝土结构出现裂缝的技术措施。孙建江[2]等人结合实际工程,对如何防止和减轻超长混凝土结构裂缝提出了参考建议。
文章作者针对超长混凝土结构在实际工程中的使用情况,分析了混凝土结构裂缝产生的机理,从采用补偿混凝土、设置后浇带以及采用预应力混凝土等方面出发,对超长混凝土的设计提出了建设性意见及建议,以期为类似工程提供一定程度的参考。
1 超长混凝土结构裂缝产生原因及特点
1.1 裂缝产生原因
混凝土在硬化过程中会发生收缩反应,在温度变化时会产生热胀冷缩效应,当这两种变化受到外界环境的约束后,在混凝土的内部就会产生收缩应力和温度应力。当此两种应力的大小分别超过混凝土结构的最大抗拉强度时就会引起混凝土开裂而形成收缩裂缝或温度裂缝。超长混凝土结构中较常见的裂缝是在收缩应力和温度应力共同作用下所形成的温度收缩裂缝。
1.2 裂缝形成特点
实际工程中超长混凝土结构裂缝的形成,主要有以下特点:1)该裂缝由收缩和温度变形共同产生,其分布一般为收缩裂缝和温度裂缝两种裂缝的组合。随环境湿度和温度而变化,随时间而发展,裂缝的开裂和危害程度往往较单一的收缩或温度裂缝严重。2)根据实际工程中超长混凝土结构裂缝出现的时间、发展变化、分布形态、尺寸等特征,一般可分为以收缩变形为主的收缩裂缝和以温度变形为主的温度裂缝。实际工程中较常见的是以收缩变形为主的温度收缩裂缝,其主要影响部位及构件主要为建筑物底层和顶部数层梁板构件以及基础梁、挑檐、栏板等外露构件。一般发生在混凝土浇筑后一年内,但多数情况发生在半月至数月之内。3)梁、板裂缝表现出不同的分布形态和特征。通常情况下,梁缝一般垂直于纵向,分布在两侧面,两头细、中间宽、枣核形。单向板缝等间距平行于短边,双向板缝较重于单向板缝,两个方向板缝纵横交错,不规则,梁缝一般为贯通,板面缝一般宽于板底缝。
2 后浇带设计
2.1 后浇带定义
后浇带是指整个建筑物,包括基础及上部结构施工中的预留缝(“缝”很宽,故称为“带”),即后浇带是在现浇整体式钢筋混凝土结构中,只在施工期间留存的临时性的带形缝。根据实际工程的需要,保留一定时间以后,用混凝土浇筑密实成连续整体结构,即主体结构完成后将后浇带用混凝土补齐后,这种“缝”就不存在了。后浇带在整个结构施工中解决了高层主楼与低层裙房的差异沉降,解决了钢筋混凝土的收缩变形及温度应力,达到了不设置永久变形缝的目的。
2.2 后浇带工作原理
后浇带主要是利用了混凝土早期收缩量大的特性,其设计思路是“以放为主”。其工作原理主要是释放早期混凝土的收缩应力,减小以收缩为主的结构变形。后浇带的常规做法是每隔30～40 m设一道,理论上只要几个厘米的宽度就能满足设计要求。但是,为了便于施工,同时避免出现应力集中,一般将宽度控制在70～100 cm。一般来讲,后浇带处的钢筋无需断开或加强钢筋,不必担心因附加应力导致主筋拉断。有时为了便于清理凿毛或者释放更多应力,也可以考虑断开钢筋。同时,对于防水要求严格的建构筑物,后浇带宜做成企口式或设置止水钢板。对于梁板式构件,一般可设在梁跨1/3处。平面布置中,要注意梁的布置宜平行于后浇带,避免梁截断的太多。根据具体情况可沿平面曲折通过。后浇带两侧宜设钢筋网片,防止主体混凝土流入后浇带。
2.3 后浇带具体设计
1)间距:
《高层混凝土结构设计规范》规定为30～40 m。同时,建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑,一般应控制在30 m左右。
2)位置:
(1)小跨梁开间或受力较小的部位,一般可设置在梁跨1/3处。(2)平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。(3)根据具体情况可沿平面曲折通过。
3)宽度:
《高层混凝土结构设计规范》规定为800～1 000 mm。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。可允许大于1 000 mm。
4)钢筋:
目前对后浇带内梁纵向钢筋处理有两种做法:(1)梁板钢筋均断开后搭接(高规要求),但由于梁钢筋搭、焊接处理比较困难,质量不易保证,易给结构造成隐患。(2)板钢筋断开,梁钢筋直通不断。目前实际工程采用的较多,但由于截断梁较多时钢筋全部不断,会约束混凝土收缩,达不到预期效果。
5)浇筑时间:
《高层混凝土结构设计规范》要求,宜在2个月后,且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。由于混凝土早期收缩量大,相对一年的收缩量,半个月的收缩量约占30%～40%,一个月约占45%～55%,两个月约占65%～75%,半年约占80%～90%,故应按照规范执行,一般应保证两个月后浇筑。
3 膨胀加强带设计
3.1 膨胀加强带原理
膨胀加强带是在后浇带内采用比浇筑混凝土高一个等级的膨胀混凝土,以此来增加混凝土的密实度,从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。在钢筋混凝土超长结构中设置膨胀加强带,一方面有利于解决温度变化和混凝土收缩等因素对房屋结构安全的影响,另一方面通过对膨胀加强带的合理设置,可以合理划分工区,提高施工生产效率。
3.2 膨胀加强带特点
1)采用膨胀加强带,混凝土可以进行连续浇筑施工,而且节省了后浇带的清理及钢筋加固连接工作,在一定程度上降低了成本、缩短了工期。
2)膨胀加强带实现结构自防水,取消外防水措施,不仅经济,而且没有后浇带可能填缝不好留下的渗漏隐患。这也可以说是膨胀加强带一个比较突出的优点。
3.3 膨胀加强带具体设计
膨胀加强带要求设置在混凝土收缩应力发生的最大部位,一般情况下即为长度方向的中间位置。膨胀加强带带宽一般控制在1.5～2 m。在长度和宽度方向上,每隔30～40 m设置一条加强带。加强带的两侧上下层钢筋之间设置快易收口网,两端分别绑扎在上下层钢筋上,将带内混凝土与带外的分隔开。
4 补偿混凝土设计
混凝土自由收缩是不会产生裂缝的,当混凝土受到钢筋和相邻部位的约束时,这种限制收缩才可能产生裂缝。补偿收缩混凝土是一种适度膨胀的混凝土,其原理是:当混凝土膨胀时,混凝土中的钢筋对它的膨胀产生限制作用,钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力fs,同时混凝土中就产生相应的压应力σc。
“以抗为主”的设计原则,膨胀剂主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩,我国膨胀剂主要品种有UEA,AEA,CEA等。利用补偿收缩混凝土在硬化过程产生的膨胀作用,在结构中产生少量预压应力用来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力,从而防止收缩裂缝,或者把裂缝控制在无害裂缝范围内。为减免收缩开裂,它可以应用于各种抗裂防渗混凝土,尤其适用于与防水有关的地下、水工、海工、地铁、隧道和水电等钢筋混凝土结构工程。
一般情况下,当混凝土中掺入适量(一般为5%～10%)的微膨胀剂时,就会形成微膨胀——补偿收缩混凝土。膨胀剂的作用是与水泥中的组分发生反应而生成钙矾石,它把混凝土中相当一部分的自由水变成结晶水,以固体形式存在于混凝土中并使其适度膨胀。在钢筋的约束作用下,混凝土受压而钢筋受拉(即自应力混凝土),就能达到预应力混凝土那样的高抗裂性和不透水性。由于微膨胀混凝土抗裂性能较高,先浇混凝土分块尺寸可以增大,从而可减少后浇带的数量,还可以膨胀加强带(微膨胀剂掺量一般为10%～15%)代替后浇带。
5 预应力混凝土设计
结构自收缩产生次拉应力是引起超长结构开裂的主要原因。如能在结构中施加预压应力,将能平衡或抵消部分收缩次拉应力,达到防裂抗裂的目的。
采用无粘结预应力技术是一种有效的手段。无粘结预应力筋有布置灵活,张拉锚固方便,强度高等特点。同温度应力产生的原理一样,预压应力的传递同样受到柱子等竖向构件的约束,由端部到中部逐渐减小。这种分布特点与温度应力的分布产生矛盾,为了能在结构中建立尽可能大的预压应力,在预应力筋的布置和施工上做如下处理:1)合理设置后浇带划分布筋区段和张拉区段。根据温度应力的分布特点,中段配置较多的预应力筋,两端则相对少一些,以减小对中段应力的削弱,在中段建立更大的预压应力。2)分段张拉,先中段后两端。在后浇带封闭前张拉中段预应力,待达到设计强度后,再张拉两端预应力。这样可减少中段预应力的损失。
预应力结构由于选用高强材料并且充分利用材料性能,有效降低了土建造价,实现了较好的经济效益。同时,预应力结构计算中一些参数的确定,应考虑预应力结构的特殊性,遵循相应规范要求,以免结构安全性存在隐患。
摘要：该文结合超长混凝土结构在工程中的使用情况,从采用补偿混凝土、设置后浇带、采用预应力混凝土等方面提出了预防和减小超长混凝土结构产生裂缝的设计方法。
关键词：超长混凝土,补偿混凝土,后浇带,预应力混凝土
参考文献
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[2]冯健,吕志涛.超长混凝土结构研究与应用[J].建筑结构学报,2003(6):28.
[3]于淼.后浇带的设置与设计[J].大连大学学报,2007,28(3):33-35.
[4]孙建江,闫爱珍.防止和减轻超长混凝土结构裂缝的设计建议[J].山西建筑,2006,32(20):78-79.
[5]王熹,向晖.超长混凝土结构膨胀加强带的设计与施工[J].山西建筑,2010,36(30):159-160.
超长混凝土结构设计 篇2
混凝土规范9.1.1条规定现浇混凝土剪力墙结构的温度伸缩缝最大间距当在室内或土中时为45m，露天时为30m;而现浇框架剪力墙或框架核心筒结构的伸缩缝间距可取45~55m.规范的这一规定显然与现今建筑的体量越来越大但功能又要求不设缝发生矛盾;因此目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定，也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大，笔者认为今后当剪力墙结构超长时，应该慎重处理为好，过长时应该尽量设置温度伸缩缝，宜较严格遵守规范规定的限值，理由如下：
①.剪力墙结构刚度大，受温差影响大，混凝土的收缩、徐变产生的变形大，墙体对楼面、屋面产生的约束也大;当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼面裂缝，其主要原因就在此。
②.剪力墙结构多用于商品住房和公寓，使用状况复杂，一旦私人购买的房子出现裂缝，虽然没有安全问题，但处理起来问题多，难度大，社会影响大。
③. 混凝土结构受温度或收缩徐变的影响与众多因素有关;而体型庞大的剪力墙房屋往往形状复杂，混凝土收缩大，约束应力积聚也大，施工工艺及管理也难控制，环境影响使用变化难于判断，因此更难于解决混凝土收缩变形时，在受约束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝，
④. 目前混凝土的收缩量不断增大，已由80年代的一般收缩量300με上升到400με以上，因此使混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。
⑤. 目前随着市场形势的变化，大部分工程要赶工加班，质量难保证，为赶工混凝土中水泥用量普遍增大，使混凝土收缩量增大，加上由于混凝土强度的提高，使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生，使结构出现裂缝的因素增多。
超长混凝土结构设计 篇3
关键词：超长混凝土结构；后浇带；施工工艺；原理；工程案例；混凝土浇筑；摸板支护；沉降后浇带
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0158-01
随着社会经济的快速发展与科学技术的不断进步，我国城市化进程不断加快。后浇带施工作为房建工程建设的重点内容，提高施工技术水平是房建工程施工的要求。后浇带属于临时施工缝，可设置于基础底板、墙、梁等相关部位。为避免现浇钢筋混凝土结构因自身收缩不均、沉降不均等情况出现裂缝，必须严格遵循设计规定，并结合工程案例实际情况，提高建筑结构整体刚度、抗震能力及防水能力，推动工程建设事业的快速发展。
1 后浇带原理
伴随改革开放的不断深入，建筑行业对国民经济的推动作用也得到了人们的广泛关注。后浇带技术作为超长混凝土结构施工的重要内容之一，其技术水平的高低将直接影响到工程建设的整体质量，为此，施工单位必须重视施工技术的应用。现浇整体式钢筋混凝土结构内，后浇带是指施工阶段留存的临时性变形缝。“抗放兼施，先放后抗”为设计后浇带必须遵守的原则，一定长度范围内超长混凝土结构对温度应力具有极大的影响。但不在该范围，将有效降低该温度应力，因此为防止开裂等情况出现在超长混凝土结构中，应尽可能不选取伸缩缝设置，将后浇带设置于结构内，可有效控制裂缝并达到取消伸缩缝的作用。根据其设置作用不同，后浇带可分为三种类型：
①沉降后浇带：地基条件差异导致的结构不均匀沉降的有效解决可选取该方式，同时还可解决高层建筑主楼和裙房高差产生的沉降差。
②温度后浇带：混凝土早期温度应力释放，后浇带封闭后温度应力抵抗。
③收缩后浇带：混凝土早期收缩变形释放，后浇带封闭后收缩变形抵抗。
2 工程案例
某建筑工程根据使用类型可将整个结构分为3大区：A＼B＼C，A区建筑高度为105 m，地上层数为26，地下层数为3；B区主体高度为30.35 m，地上层数为7，地下层数为3；C区则只包括地下部分，层数为3。该工程基础尺寸为123.85 mX113.7 m，选取平板式筏形基础，并将人工挖孔扩底灌注桩抗浮设施安设到B＼C区与A区裙楼位置，选取一柱一桩布设方法。结构由温度和沉降后浇带划分为若干施工部分（15块）。其中为温度后浇带长度为2 246 m，为沉降后浇带长度为583 m。
3 超长混凝土结构后浇带施工工艺
为防止结构因收缩产生开裂现象，可选取后浇带施工技术代替伸缩缝进行施工。作为超长混凝土结构内抵消自身应力最常见的一种方法。为全面提升城建工程质量，必须重视超长混凝土结构后浇带施工技术，规范后浇带施工工艺，才能实现工程建设的社会效益与经济效益。
3.1 后浇带设置
结构长度为温度应力的主要影响因素，超长混凝土结构选取后浇带施工，可达到温度收缩应力降低的目的。在后浇带设置时，应按照建筑工程施工现场的地质、地形条件及建筑自身结构特点等合理分析，该工程在第13、14段进行塔楼设置，高度为105 m，具有较大的荷载，为有效处理主楼和裙楼间的沉降差，可将沉降后浇带设置于第13、14段附近。需完成地上结构后在进行混凝土浇筑工作。其他部分为避免温度变化引起混凝土开裂，需将温度后浇带设置于此，完成地下结构工作后才能进行混凝土浇筑作业。
3.2 后浇带钢筋
一般不断开后浇带位置钢筋，可能临时断开后浇带位置混凝土。如必须将钢筋断开，再次连接时需选取机械焊接。搭接连接时，要求后浇带宽度在钢筋搭接连接长度以上。为防止相同截面钢筋全部连接，需沿折线设置后浇带。为抵抗温度应力，可将加强钢筋设置于后浇带梁板内。一般情况下，相比受力钢筋截面面积，梁板加强钢筋面积为其50%，加强钢筋通常选取直径为14～16的腰筋，数量为4根，与梁板内部纵筋的距离为 80 mm。同时，还需将加强钢筋设置于地下室顶板与地下室外墙位置，要求纵向钢筋最小配筋率在0.5%以上，选取直径为16以上的钢筋，并在150 mm内控制其间距。
3.3 后浇带施工
3.3.1 后浇带模板支护
超长混凝土结构施工中，后浇带施工质量对结构裂缝情况起到决定作用。施工中，后浇带模板支护必须严格遵循施工设计规范与建筑工程施工现场具体情况进行合理施工。一般后浇带浇筑间隔时间需超过2个月，必须在主体工程结构完成情况下进行沉降后浇带混凝土浇筑，该情况下，所需间隔时间应多于3个月。完成施工的后浇带2侧梁板结构则会出现悬挑构件，其主要承担其他上层结构重量与施工荷载，如只选取一般施工模板支撑体系，则无法满足支护要求，为此，必须根据该工程实际情况，适当调整支撑，并将模板支撑设置于后浇带下方或2侧1 m以内。在主体结构混凝土强度与设计规范相符后，必须卸除、稳固其荷载，避免现有支撑层出现负荷下传力现象。
3.3.2 后浇带混凝土浇筑
浇筑本工程后浇带混凝土时，必须合理控制其厚度，避免钢丝网模板侧压严重等现象的出现。选取堵头板、钢丝网对后浇带2侧支模隔断，并进行2侧断面形式的确定。为避免地下室出现渗水现象，需进行止水带、企口模板留设。后浇带浇筑施工中，还需控制钢丝模板侧面压力，如垂直进行后浇带浇筑，应做好混凝土振捣工作，同时应避免过振情况的出现，防止模板内钢丝网产生损坏现象。模板和施工设备间的距离应符合施工要求，避免水泥浆液流失量过大。完成主体结构施工后，则其沉降量也已完成大部分，随后对连接位置混凝土进行浇灌，并将高低层进行整体连接。完成施工后，应对表面加以养护，如湿麻袋覆盖、洒水等。
3.3.3 后浇带封闭时间
收缩后浇带封闭时间需控制在30 d以上，该时间段内混凝土收缩变形情况可达到3/5。沉降后浇带浇筑则需在高层建筑主体结构完工后进行，以此降低高层主体和裙房间的沉降差。后浇带封闭前，施工材料、杂物等严禁堆放于后浇带相应范围，以此对施工荷载进行有效制约，并将临时支护设置于后浇带2侧，避免模板拆除时支撑松动、位移等情况的出现。
4 结 语
综上所述，伴随社会经济发展速度的不断提升，城建工程施工中存在越来越多的质量问题，这些问题的大量存在给人们的居住及工作增添了安全隐患。为提高城建工程的整体质量，施工企业必须找出原因，从根本上规范城建工程施工流程。这样才能确保工程施工的整体质量，延长工程的使用周期，促进企业的高速发展。
参考文献：
[1] 贾树华，张俊峰.超长混凝土结构伸缩缝设置探讨[J].科技情报开发与 经济，2007，（17）.
[2] 卢首攀.浅析超长混凝土结构产生裂缝的原因及防止措施[J].建筑安 全，2007，（9）.
[3] 彭英，柯叶君，陈威文，等.超长混凝土结构温差收缩效应分析及工程实 践[J].建筑结构，2010，（10）.
[4] 喻玉芬.建筑工程超长结构后浇带及加强带施工技术对比分析探讨 [J].广东建材，2009，（4）.
超长混凝土结构温度应力分析 篇4
一、温度应力计算原理
实际结构在环境温度作用下的应力分布、开裂形态是一个时变的、非线性的复杂问题, 环境温度变化时, 结构两侧分别向内收缩或向外膨胀, 在结构的平面刚度形心附近存在一个不动点。距离不动点越远的地方, 产生的变形越大。以图1所示的框架结构为例, 在没有柱子约束的条件下, 第i根柱子处的变形计算公式为:
式中, i为不动点为基准的柱子序号, l为框架跨度, Δt1为与混凝土成型时的环境温度相比较的变化量, αT为混凝土的热胀系数, 一般为1×10-5m/ (m·℃) 。
当楼盖与柱子整浇在一起时, 楼盖的变形会带动柱子产生侧向位移。如果柱的上下端位移一致, 柱子中将不产生内力。显然, 为了协调这一变形, 柱子上会产生剪力、弯矩等内力。这些因素相互作用, 使实际各支撑柱处产生的变形比式 (1) 计算的略小。因此, 如果柱顶、柱底处于不同的环境温度时, 第i根柱子的剪力Vi可以由下式得出:
式中, Δt为柱子上下端所处的环境温度差;D为柱抗侧移刚度, 根据结构力学公式, 可得到D=12EcIc/H3, 式中H为柱子高度;Ec、Ic为柱子的弹性模量、惯性矩。而楼盖中的平均拉应力为:
式中, Nj为不动点起第j跨的楼盖轴力, A为楼盖横截面面积。 , 柱子的剪力同时将引起弯矩, 其峰值为:
式中, β为反弯点距离柱顶、柱底的距离与柱子高度的比值。
此弯矩由与柱子相连的框架梁 (包括翼缘板) 承担, 对于顶层楼盖, 中柱情况下, 两侧梁刚度基本一致, 弯矩由左右梁平均分配这一弯矩, 而对于边柱, 这一弯矩仅由一根梁平衡, 因此, 与中柱、边柱相连梁的最外层纤维所受到的弯矩拉应力分别为:σM, 中=βHVj/2W, σM, 边=βHVi/2W。可以预见, 这一拉应力同时也会影响作为翼缘的楼板应力。
二、多层框架结构温度应力的特点
温度应力实际上是一种约束应力, 约束应力包括内约束应力和外约束应力。引起温度应力的温度荷载一般可分为季节温差、骤然温差和日照温差等, 长期缓慢的季节温度变化作用于结构整体, 对结构的变形影响较大, 依据大量的实践经验, 多层钢筋混凝土框架结构的温度应力计算有如下特点。
1. 假定基础上地下室不变形, 多层框架按两层计算 (只考虑地面以上两层框架, 顶层计算时只考虑顶部两层框架) 。
2. 多层框架的最不利部位是变形不动点的横梁, 此处承受着最大的轴拉力 (收缩时) 。假定是对称结构, 结构中间部位横梁可能开裂, 并且在下部1、2层开裂较严重;端部柱子承受着最大的弯矩和剪力, 可能出现主根弯曲和剪切破坏, 如图2、图3所示。
3. 多层框架中间部位横梁内力最大, 变形最小, 端部内力最小, 变形最大。
三、温度应力对楼板的影响
温度作用引起的板中应力可分为两部分, 其一为轴向拉力引起的拉应力, 其沿楼板横向截面基本均匀分布, 沿楼板厚度方向也基本均匀分布, 危害较大。其二为弯矩引起的拉应力, 其引起的拉应力不会形成贯通裂缝, 同时, 开裂后内力将会发生重分布, 由未开裂部分承担内力, 影响要小得多。需要注意的是, 温度作用下的弯曲应力将会与正常使用下的荷载作用相叠加, 在不利组合下, 会加剧、加速裂缝的发生和发展, 特别是梁的支座截面。
四、结论
通过对温度作用的理论分析, 可以得出如下结论。
1. 竖向构件的抗侧刚度对超长结构温度应力影响很大, 刚度越大, 受温度作用影响就越大。
2. 温度作用中存在一个“不动点”, 距离不动点越远, 竖向构件的受力就越大;越近, 水平构件的受力就越大。
3. 超长混凝土结构受降温影响较大, 升温作用对结构无太大影响。
4. 计算温度作用时, 可以仅考虑地面以上两层或顶部两层, 中间层温度作用基本可以忽略不计。
超长混凝土结构设计 篇5
【关键词】超大；地下室；混凝土结构；无缝施工技术
假设一超大型地下室工程，地下室的底板总长为400m，宽200m，面积约8万㎡，总混凝土用量约10万立方米，这个规模就属于超大型底板工程。底板根据沉降缝一共分为5大块，每块的面积都超过了超长钢筋混凝土结构的标准。另外，地下室的侧墙高达7m，厚0.4m，全长约1000m，属于超长侧墙结构。我们假设的这个工程的地下室底板与侧墙是一个非常大的底板钢筋混凝土工程，施工难度较大，若施工方案设计不当，不但会延长工期，还会降低地下室的施工质量。在这个假设工程的基础上我们来谈一下如何运用相关技术进行合理施工。
1、地下室底板及侧墙施工方案
按照我国建筑施工的相关规定，若钢筋混凝土结构面积过大或过长时，必须要设置足够多的后浇带，以保证结构的强度和整体性。但是后浇带的施工必须要在两侧混凝土达到一定强度后才能进行施工，每条后浇带的施工都需要等到混凝土浇筑施工完毕的两天后才能进行膨胀混凝土回填，所需时间较长，而工期则很紧张。再加上后浇带的施工与灌缝较为复杂，若处理不当，极易留下渗漏等质量隐患，且不利于整个底板结构成为一个整体。基于各方面因素的考虑，设计人员决定对工程进行一定变更，即改变原定后浇带的施工技术方案，而采用既缩短工期又节约成本的超长混凝土无缝施工技术方案。
所谓超长混凝土无缝施工技术，就是在混凝土中加入一定的膨胀剂，使混凝土出现膨胀现象，这样就能够使其产生少许的预压应力，用来抵消混凝土收缩过程中所形成的拉应力，从而达到防治混凝土开裂的目的，实现无缝施工效果。同时为了能够使底板和侧墙结构不会出现渗漏等问题，还在在混凝土中加入一定的添加剂，使其在水化反应中能够生成几细小的晶体，来填充混凝土中存在的各种细小缝隙或毛孔，从而提高混凝土的抗渗性和防水性。
2、超长结构无缝施工技术的应用
2.1设置膨胀加强带的设置原则
在对地下室底板和侧墙的实际情况进行察看后，分别确定了各个底板和侧墙上的膨胀加强带位置。加强带分为间歇式加强带和连续式加强带两种。在设置时需要遵循以下基本原则：1）加强带间距宜小于40 m；2）加强带应避开侧墙或底板的厚度变异处；3）侧墙遇到附墙柱及墙体拐角处不应设置加强带；4）为保证刚性自防水的效果，侧墙底部50cm以下部分必须与底板先行同时浇筑施工，并在该处留置钢板比水带与上部侧墙连接，因此侧墙加强带须与底板加强带同位置留置。
2.2膨胀加强带作法
1）底板连续式膨胀加强带作法：在2m宽的加强带两侧用密目铁丝网垂直分隔开，并将铁丝网用细铁丝及附加的竖向短钢筋与底板钢筋绑扎牢固。
2）底板间歇式膨胀加强带作法：在加强带的上侧留出2.5m，下侧对应的位置每边减少0.5m，留出1.5m，在板中间做成企口式的开口状，并用密目铁丝网折成企口，由附加的竖向短钢筋用细铁丝与底板钢筋绑扎牢固。
3）侧墙上连续式及间歇式膨胀加强带的作法：在侧墙上两种加强带的作法相同。由于侧墙较底板薄，且混凝土墙而养护较难，故混凝土易出现裂缝，为防渗漏需先在2m宽的加强带两侧加焊竖向比水钢板，且每侧比水钢板需伸入与伸出加强带250mm以上，然后再在钢板比水带外侧加竖向密目铁丝网，将加强带分隔开。
2.3侧墙上特殊部位处理
1）为防止侧墙混凝土收缩开裂，决定在侧墙顶部lm范围内加密横向钢筋，钢筋间距从150mm调减至100mm，使侧墙顶部形成一道暗梁，以抵抗混凝土的收缩应力导致侧墙裂缝。
2）当附墙柱与侧墙相连时，由于二者截而和配筋率相差较大，往往因相连部位应力集中而开裂。为分散应力，应在此处增加一定的水平构造钢筋。
3、补偿收缩混凝土的浇筑施工与养护
为了能够达到补偿收缩效果，加强带混凝土的强度要比两侧混凝土的强度等级高，本工程中采用的膨胀混凝土等级为C35。在浇筑混凝土时，要确保膨胀加强带部位的钢筋都进行正确捆扎，浇筑部位進行全面清理。在间歇式加强带的浇筑过程中，混凝土要一次性浇筑完毕，不能留有施工缝以保证结构中整体性。浇筑的过程中，振捣工作一定要做到位，这是影响混凝土结构施工质量的重要影响因素。另外，还要对所有浇筑带的宽度进行严格仔细的计算，不得在施工中出现冷缝的现象。底板浇筑完成后，混凝土初凝时应该对表面就进行抹平处理，以免表面出现细小龟裂现象发生。对于浇筑完成的混凝土结构，要进行严格的成品保护，在强度未达到一定要求之前不得对钢筋进行敲打或震动。
混凝土浇筑12h之后，达到初凝强度时就可以对其进行养护作业，养护时间不得低于两周。由于本工程为超大超长混凝土结构，水化热反应时间较长，因此在底板采用蓄水养护措施，在侧墙上采用挂麻袋并浇水养护的措施，以保证养护工作到位。
参考文献
[1]杨陈安.底板混凝土超长结构无缝施工技术[J].广东土木与建筑，2001（08）
[2]沙咏梅，翟彩云.膨胀加强带在混凝土超长结构中的应用[J].建筑施工，2006（11）
超长混凝土结构设计 篇6
1 温度收缩裂缝的原因和特点
混凝土在硬化过程中, 由于水化作用引起体积收缩;当温度变化时会像其它物体一样产生热胀冷缩, 尤其是超长结构更为明显:当这两种变形受到约束后, 在结构内部就会产生收缩应力和温度应力, 这两种应力在混凝土中产生的主拉应力分别超过混凝土抗拉强度, 主拉应变超过混凝土极限拉应变时, 就会导致混凝土开裂而形成收缩裂缝和温度裂缝。此类裂缝一般发生在混凝土浇注后半月至数月内, 主要影响的部位是应力较集中部位及温度变化较大部位, 一般为底层和顶部数层梁板以及外墙、挑檐、栏板等外露构件。
2 防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议
2.1 设置混凝土后浇带, 减少温度裂缝。
采取以放为主的原则进行设计在混凝土施工时采取后浇带分段施工。新版高层规程和混凝土规范中规定:每30m留出施工后浇带, 其宽800mm~1000mm。由于混凝土收缩变形随时间的增长而增加, 初期收缩料快, 一个月时完成50%, 规范规定后浇带混凝土在2个月后浇灌, 此时混凝土收缩大约可以完成70%。这种在施工阶段采取防裂措施, 是国内外通用的减小混凝土收缩不利影响的有效方法。设计时应注明以下几点:
2.1.1 后浇带位置上, 板钢筋采用搭接接头, 以使两侧混凝土各自自由收缩, 梁主筋断开困难较多, 可不断开。
2.1.2 后浇带处, 板、梁可附加钢筋, 一般为断开处钢筋面积的一半。
2.1.3 后浇带应从受力影响较小的部位通过, 如梁板1/3跨度处, 连梁跨中等, 不必在同一截面上, 可曲折而行, 只要将建筑物分开两段即可。
2.1.4 后浇带两侧设钢筋网片, 防止主体混凝土流入后浇带。
2.1.5 后浇带混凝土施工前应清理凿毛, 浇筑时振捣密实, 并精心养护。后浇混凝土采用无收缩或微膨胀混凝土, 强度较主体提高一级。
2.1.6 后浇带支撑待后浇混凝土达到设计强度时方可拆除。
2.2 采取构造措施控制减少混凝土应力收缩。
执行以防为主的原则进行设计, 对结构应力集中部位及温度变化较大部位采取措施, 加强结构整体性, 提高构件抵抗变形开裂能力。
2.2.1 加强屋面保温措施, 采用高效保温材料, 设置外墙保温层。
2.2.2 对有嵌固 (梁或墙) 的现浇板, 应沿支撑周边配置上部构造钢筋, 且在板角处沿两个方向布置或按放射状布置。
2.2.3 根据工程经验, 新版混凝土规范将现浇板单向板分布钢筋的间距和数量都有提高, 单位长度上的颁钢筋不小于受力钢筋面积的15%, 且不小于板截面的0.15%, 分布钢筋最小为Φ6@250。
2.2.4 在温度收缩应力较大的现浇板中, 如一层和顶层, 在表面应布置双向温度收缩钢筋, 支座处要满足受力要求。
2.2.5 框架梁及现浇梁高≥600mm者均设2Φ12腰筋, 腰筋细而密间距不大于200mm。
2.2.6 檐口板, 外露栏板应双面双向配筋, 上下端头各配2Φ10温度抵抗筋, 新版混凝土结构规范规定间距12m设置一道20tm宽温度伸缩缝。
2.2.7 控制混凝土强度不宜大于C35, 强度高混凝土收缩性大, 易产生裂缝。
3 采取外加剂和施加预应力补偿混凝土收缩
由于后浇带延长工期, 钢筋断面的搭接、焊接和清理凿毛给填缝施工带来一定麻烦, 处理不好带来隐患。采用以抗为主的原则, 采取连续施工方法。
3.1 在混凝土中加入外加剂, 产生少量预压应力来补偿混凝土硬化过程中产生的收缩应力和温度应力, 从而使裂缝控制在无害范围内。这种施工方法, 在实际工程中有许多成功的例子。施工时可整体加入外加剂, 也可局部加入做成膨胀混凝土加强带来代替后浇带。应用时要注意外加剂的技术条件, 并注意保温养护。
3.2 预应力混凝土可增强梁板刚度, 所产生的预应力可抵消由于混凝土温度变化和收缩产生的轴向拉应力, 减小或消防混凝土开裂的可能性, 从而达到扩大伸缩缝间距, 不设后浇带。
所施加的预应力必须是专门用于抵消温度收缩的预应力。
超长混凝土结构设计 篇7
随着社会的不断进步与发展, 各类公共建筑中超长混凝土结构不断涌现, 此类建筑由于功能需要或其他原因, 超过GB 50010-2010混凝土结构设计规范中表8.1.1的长度而不设伸缩缝, 此时应该考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响, 采取相应的措施。
1 温度作用
1.1 温度作用属于非荷载效应的范畴
非荷载效应是指由于混凝土徐变、收缩、结构温度变化、地基差异沉降等非直接荷载作用产生的结构变形及由此因变形协调而产生的约束力的效应。
1.2 温度作用的构成
温度作用是指结构或构件内的温度的变化, 在结构构件任意截面上的温度分布, 一般认为可以由三个分量叠加组成:
1) 均匀分布的温度分量。
2) 沿截面线性变化的温度分量 (即梯度温差) 。
3) 沿截面非线性变化的温度分量。
1.3 温度作用的设计简化
建筑结构的温度作用通常都是由上述三分量叠加后的共同作用, 其中均匀温度作用对结构影响最大, 均匀温度作用的取值及结构分析方法较为成熟, 也是设计时最常考虑的。对梯温度作用和非线性温度作用的取值及结构分析目前尚无较为成熟统一的方法。因此, 现行《建筑结构荷载规范》仅对均匀温度作用做出规定, 其他情况由设计人员酌情处理。目前常用的PKPM系列软件中有关温度作用的分析、计算也仅针对均匀温度作用。
1.4 温度作用对于结构的影响
1) 以结构的初始温度 (合龙温度) 为基准, 结构的温度作用效应要考虑温升 (膨胀) 和温降 (收缩) 两种工况。2) 温度作用通常具有周期性、伴随建筑结构使用寿命终生。
2 混凝土收缩
1) 混凝土在空气中硬化时其体积会缩小, 这种现象称为混凝土的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下因体积变化而产生的变形。通常认为混凝土收缩是由凝胶体本身的体积收缩 (凝结) 和混凝土因失水产生的体积收缩 (干缩) 组成。
2) 混凝土收缩在结构中仅存在收缩一种工况状态, 且收缩在结构早期发展较快, 以后逐渐减慢, 整个收缩过程可延续两年以上, 相对于建筑结构设计使用年限、混凝土收缩作用影响较大的时间较短。
3) 混凝土收缩受结构周围温度、湿度、构件断面形状及尺寸, 混凝土配合比、骨料性质、水泥性质、配筋情况, 混凝土振捣及养护条件等多种因素的影响, 要精确计算尚有一定困难, 设计时通常以提出施工要求及采取各种构造措施进行处理。由于一般混凝土结构的温度场, 混凝土收缩等随时间变化等因素难以准确量化, 混凝土收缩徐变的弹塑性特征及收缩裂开后构件刚度的变化等因素使精确计算难以实现, 因此实际工程设计时常以概念设计, 技术措施结合辅助计算进行处理。
3 混凝土结构应对温度作用、混凝土收缩作用的概念设计
3.1“防”
1) 在一定长度范围内用变形缝将混凝土结构分割成独立的结构单元, 减小温度作用、收缩作用的影响。
2) 加强对结构体系的隔热保温措施, 减小短时温度变化的影响。
3) 施工过程中, 在结构适当位置设后浇带, 控制后浇带合龙温度, 以减小收缩作用的影响。
4) 合理布置结构刚度, 如:框—剪结构中纵向剪力墙尽量避免设在纵向 (长向) 端开间, 以避免由于温度作用、收缩作用在结构中产生的附加应力。
3.2“放”
采用滑动支座等多种形式, 放松对杆件的约束, 使其在温度作用、收缩作用情况下能够在一定范围内自由伸缩, 杆件内不应产生由于温度、收缩作用引起的附加应力, 比较经济, 常见于桥梁结构中, 房屋建筑中不常见。
3.3“抗”
在一定分析计算的基础上采取增大结构刚度, 加大配筋, 必要时采取设置预应力钢筋等措施、抵抗结构中由于温度、收缩作用产生的附加应力, 提高结构构件的抗裂性能。
4 超长混凝土结构应对温度作用、混凝土收缩作用常用的技术措施
1) 设计措施及效果见表1。
2) 施工措施, 包括施工材料要求和工艺要求。
a.控制混凝土的强度值, 要求施工完成后的混凝土强度不大于设计强度的1.2倍。
b.为降低混凝土水化热采用矿渣水泥配置大体积混凝土。
c.配置混凝土的骨料含泥量控制在1%~1.5%。
d.混凝土配合比中掺加粉煤灰和矿粉, 降低水泥用量, 降低水灰比。
e.严格控制混凝土的坍落度为 (140±20) mm。
f.制定混凝土养护保湿措施, 拆模后混凝土周围环境相对湿度达80%以上。
g.混凝土施工后浇带的合龙温度为10℃~15℃, 尽可能低温合龙。
本人认为:“低温合龙”使得完工后混凝土主要处在“胀”的状态, 更好的发挥预应力的作用, 同时减小水化热和混凝土收缩的影响。
5 工程实例
某商业综合体裙房4层, 地下部位最大不设缝结构尺寸约113 m×223 m, 地上部分最大不设缝结构尺寸约107 m×210 m, 结构形式为框—剪, 为超长混凝土结构。方案设计时, 按规范要求结合当地气候条件建立了温度场, 采用ANSYS与SATWE软件进行了温度应力分析, 在分析的基础上比较了剪力墙不同布置方式对结构中温度应力和变形的影响, 对于剪力墙布置进行了优化。
施工图设计时采取了前述多条技术措施, 目前该项目已通过施工图审查, 正在建设过程中。
参考文献
浅议超长混凝土结构加强带 篇8
关键词：超长混凝土结构,加强带,HEA,补偿收缩
0 引言
随着现代建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层建筑不断出现,砼强度等级的提高,施工中泵送砼工艺的应用,使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有增多的趋势。后浇带是列入《钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程》中的目前设计人员常用的解决该裂缝的方法,它利用了砼早期收缩大的特性,其设计思路是“以放为主”,主要作用是释放早期砼收缩应力,减小以收缩为主的变形。
在后浇带施工工艺中,一般每30-40m设一道后浇带,并间隔60天再进行后浇带施工。这种常规后浇带施工工艺工序繁多,时间跨度长,难以保证砼整体质量(后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题)。
随着建筑材料技术的不断发展,砼超长结构的设计与施工可以利用HEA砼外加剂补偿收缩的原理,采用膨胀加强带代替后浇带,可大大提高施工速度及砼的抗裂性能,实现超长钢筋砼结构的无缝施工。
1 基本原理
“以抗为主”的设计原则,利用HEA补偿收缩砼在硬化过程中产生的膨胀作用,在结构中产生少量预压应力用来补偿砼在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力,从而防止收缩裂缝产生或将裂缝控制在无害裂缝范围内。
HEA砼膨胀剂是一种新型砼外加剂,其主要成分是无机铝酸盐和硫酸盐,其加入水泥中,与水泥水化产生大量矿相。其反应式如下:
水化后生成膨胀结晶体-水化硫铝酸钙,这种产物能填充砼中的毛细孔、缝,使毛细孔变细、减少,增加砼的密实度,提高抗裂防渗性能;另外生成的大量矿相使砼在硬化过程中产生微膨胀,但由于受到钢筋等限制,致使在砼内部产生0.2-0.8MPa的预压应力,它能抵消或部分抵消由砼干缩、蠕变及温度等引起的拉应力,从而可抵销砼的全部或大部分收缩,避免或减轻砼开裂,提高砼的抗裂性。在砼超长结构中,根据砼水平法向力σx分布曲线,设想在应力量大地方施加较大的膨胀应力σc,而在两侧施加较小的膨胀应力,全面补偿结构的收缩应力,可控制有序裂缝的出现,从而取消后浇带。砼结构应力图如图1所示。
2 工程应用实例
2.1 工程概况
某工程为13层(含地下室1层)框架结构大楼,建筑高度为48.3米,建筑面积为24339m2。工程呈长方形,长85m,宽28m。考虑到后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题及工程为公共建筑,设计要求天面梁板结构采用加强带施工工艺,共设置两道加强带,宽度为1m。
2.2 施工工艺措施
2.2.1 砼原材料质量控制。
结构采用加强带施工工艺,砼试配尤其重要,要求砼试配和供应做到以下几点:
(1)天面梁板砼HEA型膨胀剂掺量为水泥用量的8%,加强带掺量为水泥用量的12%。
(2)砼缓凝时间要求8小时,坍落度10±2cm,要求加入的缓凝剂与HEA膨胀剂不得出现发泡或其它化学反应。
(3)要求膨胀剂供应方指导砼试配、搅拌站砼生产、现场施工的全过程。
(4)砼配制应用台秤准确计量,水泥误差不得大于1%,膨胀剂用量误差不得大于0.5%。
(5)在保证砼等级的前提下,掺加适量的粉煤灰,减少水泥用量,降低水灰比,减少水化热。选用级配良好的骨料,严格控制砂、石子的含泥量,降低水灰比。
(6)补偿收缩砼在运输过程中的坍落度损失较普通砼稍大,因此运输时间不宜过长,以防止砼坍落度损失过大。
(7)砼进场验收:严格按国家规范进行进场验收。每车目测检查并进行坍落度检验,如有偏差及时修正,不合格产品不得使用,确保砼性能。
(8)施工前做好砼进场计划,保证砼供应连续、及时。
2.2.2 砼施工工艺。
(1)施工缝留设与施工工艺流程。工程由于结构长度长,砼浇筑量较大,经我公司技术人员与设计人员商议,确定天面梁板设置两道施工缝。天面施工缝处加设膨胀止水条防水处理,既保证工程施工进度,同时保证施工质量。整个结构按施工缝划分为三个施工段,砼浇筑时按图2顺序浇筑。在各施工段内,砼一次浇筑完成,不再留施工缝。加强带砼在各施工段砼的最后浇筑。
(2)天面梁板加强带的处理。为更好实现加强带补偿砼收缩的作用,要求加强带砼在各施工段的最后浇筑。加强带用快易收口网分隔,确保其他砼不流入加强带。施工缝留设膨胀止水条,保证施工缝防水质量。加强带做法详见图3。
2.2.3 砼养护。
浇筑完的砼应用草袋或塑料薄膜覆盖,以避免阳光直射致使砼水份散失。砼终凝2小时即应进行洒水养护,最好储水保温保湿养护,养护时间不少于14天。
2.3 施工质量措施
2.3.1 砼按施工图做好供应计划,保证浇筑连续。
2.3.2 必须做好给排水、消防等各专业施工单位预留孔洞或套管以及预埋构件。
2.3.3 相邻浇注带砼施工时间间隔保持在砼初凝之前,避免出现施工冷缝。
2.3.4 注意控制砼振捣时间,不得过振、漏振、少振,以砼开始泛浆和不冒气泡为原则,杜绝出现蜂窝麻面。
2.3.5 砼振捣密实后,采用木方刮平表面。在砼硬化前1-2h内,安排泥水工进行砼磨面工作,防止砼表面龟裂。
2.3.6 砼浇筑过程中,应及时清理砼表面的泌水。
2.3.7 加强带在施工前清理干净砼流浆。
2.3.8 在工程实际应用中,必须选用合适的外加剂,做好砼试配,严格控制砼施工与养护的各个环节,方可保证施工质量,达到预期效果。
2.4 实施效果
该工程完成已经过了近三年的时间,天面结构未出现裂缝以及渗漏现象,施工效果良好。这表明加强带施工工艺是可行、有效的,是超长砼结构防裂的有效方法。
3 结语
随意国民经济形势的良好发展,应用超长砼结构的建筑物越来越多,超长砼结构加强带的施工技术亦必然被采用得越来越普遍。
超长砼结构加强带施工工艺是以补偿收缩砼为结构材料,以加强带取代后浇带实现砼连续浇筑的一种新工艺。该工艺有以下优点:
(1)整体性好,结构受力合理。
(2)取消后浇带,提高了结构的整体性能,特别是对于有防水要求的结构砼,提高了其整体防水性能。
(3)简化施工工序,缩短工期。后浇带一般需经40-60天才能回填,采用本技术减少了施工对后浇带处理这一繁琐的环节,大大地缩短了施工周期,加快了施工进度,降低工程成本。
(4)消除了后浇带可能处理不好而带来的隐患,解决了后浇带施工缝处常出现开裂、渗漏等质量问题。
参考文献
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[2]冯浩,朱清江.砼外加剂工程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
超长混凝土结构设计 篇9
由于混凝土结构具有随温度变化热胀冷缩及混凝土本身收缩的特性,因此当结构长度超过一定限值或结构温差变化较大时,结构收缩或膨胀变形在结构内引起的内力不可忽略,因此混凝土结构设计规范(GB50010-2001)在构造规定一章中规定了混凝土结构的伸缩缝最大间距,并要求当增大伸缩缝间距时,尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响[1]。但由于规范并未明确给出混凝土收缩的取值或计算公式,且目前混凝土收缩计算各个地区规范或专家提出的经验各不相同,为此本文通过对国内外混凝土收缩研究成果的总结归纳,给出超长混凝土收缩当量温差(△T=εsh(t)/αt)的取值原则。
2 混凝土收缩的种类[3]
混凝土的收缩是指混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的体积缩小,均称为混凝土的收缩。混凝土的收缩主要包括:化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩、碳化收缩及塑性收缩等。每种收缩都是由不同原因引起的,也各有不同的特点。
化学收缩即水化收缩。所有的胶凝材料水化以后都存在这种减缩作用,这是由水化反应前后的平均密度不同造成的。水泥水化反应的主要产物是水化硅酸钙凝胶,其体积小于水泥与水的体积之和,即固相体积增加,但水泥、水体系的绝对体积减小。大部分硅酸盐水泥浆完全水化后,理论上的体积减缩7%一9%。
干燥收缩指的是混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔水、凝胶孔水及吸附水而发生的不可逆收缩,它不同于干湿交替引起的可逆收缩,随着相对湿度的降低,水泥浆体的干缩增大,且不同层次的水对干缩的影响大小也不同。根据计算完全干燥的纯水泥浆体收缩量为1×10-2。
所谓自收缩是指混凝土在没有向外界脱水的条件下,因内部毛细孔内自己水量不足,相对湿度自发的减少引起干燥而产生的混凝土收缩变形,称之为自收缩。混凝土自收缩值一般在(40～100)×10-6mm范围以内。混凝土自收缩的原因主要有两个,即低水灰比或低水胶比和掺较大量的活性细矿物掺合料而引起的。
温度收缩又称冷缩,主要是混凝土内部温度由于水泥水化而升高,最后又冷却到环境温度时产生的收缩。其大小与混凝土的热膨胀系数、混凝土内部最高的温度和降温速率等因素有关。
由于空气中含有的CO2含量约0. 04 %,在相对湿度合适的条件下CO2能与混凝土中水泥水化生成的水化物如Ca(OH)2和C.S.H凝胶等起反应,称为碳化。碳化伴随着体积的收缩,称为碳化收缩,是不可逆的。影响混凝土碳化收缩的两个因素为CO2的浓度和周围环境的湿度。
塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,一般为拌和后约3h-12h以内,即在终凝前比较明显,其成因主要是因为混凝土在新拌状态下,拌合物中颗粒间充满着水,如养护不足,表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时,则会造成毛细孔中产生负压,使浆体产生塑性收缩。
以上简要介绍了混凝土收缩的种类,由于前期化学收缩、塑性收缩产生时,混凝土通常尚未硬化成型,因此该部分收缩变形不产生结构内力变化。而碳化收缩在一般环境中通常不考虑,所以对于超长混凝土结构而言,混凝土干缩是考虑的主要对象。
3 超长混凝土结构收缩的计算
3.1 混凝土收缩的计算模式
目前,国内外较典型的预测混凝土干燥收缩的模式有几下几种:
(1)我国学者王铁梦教授根据多年的工程实践得出了经历任意时间的混凝土干燥收缩计算公式[4]:
εsh(t)=3.24×10-4(1-e0.01t)M1M2··Mn(1)
式中: εsh(t)为干燥经历时t(d)的收缩(下同);3.24×10-4为标准状态下混凝土的最终收缩;M1、M2···Mn为考虑各种非标准条件的修正系数,该式建立在标准状态下混凝土的最终收缩为一定值的基础上,实际混凝土会由于配制参数和原材料的不同而最终收缩值不同;此外,确定非标准条件下的各种修正系数较困难。
(2)ACI209委员会推荐的预测经时干燥收缩的公式如下(ACI式)[2]:
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式中: f和a对给定形状和尺寸试件时为常数; εsh(t)为最终收缩。无法确定特定参数时,ACI建议用下式进行计算:
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混凝土最终干燥收缩按下式计算:
εsh(u)=780γsh (4)
式中:γsh为可得到的修正系数,包括:干燥前养护时间、湿度条件、试件的平均厚度或体积-表面积率、坍落度、砂率、单位水泥量、含气量影响等。
(3)基于扩散理论,Bazant和Panula提出了预测混凝土干燥收缩的经验式(BP式)[5]:
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式中:D为横截面有效厚度undefined为混凝土的特征扩散系数,T为温度,αs为材料参数(统计变量),ks为形状因子,α1,α2,α3为混凝土配合比及养护情况相关系数。
(4)Gardner和Lockman提出的预测经时收缩和最终收缩的公式如下(GL式)[6]:
εsh(t)=β(h)β(t)εsh(u) (8)
β(h)=1-1.18h4 (9)
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式中:h为相对湿度(以小数表示);t为混凝土龄期,d;tc为结束潮湿养护、干燥开始的龄期,d;V/S为体积/表面比,mm;fcm28为28d混凝土抗压强度,MPa。
3.2 超长混凝土结构收缩的计算
前面我们介绍了目前国内外常用的几种收缩计算模式。其中王铁梦式中的修正系数内容包括了水泥品种、水泥细度、骨料种类、水泥浆量、初期养护时间、使用环境湿度、尺寸、不同配筋率以及不同操作条件等,几乎包括了影响干燥收缩的各种因素,这些修正系数可以直接从表中查得,使用较方便,但这些修正系数的可信度还值得探究;ACI式假定任何混凝土的最终收缩随试件尺寸的增大而减小,但不能具体反应试件尺寸效应对收缩发展的影响,即ACI式不能满意地预测试件尺寸和形状对收缩的影响。ACI式使用简便,但选择适当的最大收缩值常常并不容易;BP式以扩散理论为基础,推测干燥收缩的发展过程,也可满意地提高预测精度;GL式便于实用计算。
根据Bazant等估计,用ACI式对收缩预测的误差大约为 ±86%;Almudaiheen认为用BP式预测误差为±31%,GL式的预测误差为±30%。因此从预测精度来说,BP式和GL式较高,均为±30%左右;ACI式不够理想,为±86%;对王铁梦式的预测误差目前还未见文献报道。
根据以上文献及国内外研究成果综合分析结果,超长混凝土结构收缩量按GL式(即8、9式)计算可以获得较为满意的结果。
4 混凝土温度线膨胀系数的取值
混凝土温度线膨胀系数αt通常取10×10-6/℃[1],但实际上是可以有较大变化的。水泥石线膨胀系数(10～20)×10-6/℃大于骨料线膨胀系数(5～13)×10-6/℃,意味着混凝土骨料比可影响 αt的大小。因此对于超长混凝土结构混凝土温度线膨胀系数αt最好通过具体的试验数据确定。当没有试验资料时,ACI 209R建议可由混凝土饱和度、水泥石和骨料3个部分来合成 αt值[2]:
αt=emc+3.1+0.72ea (12)
式中:emc为混凝土饱水度分担部分,详见表1;3.1为水泥石分担部分;ea为骨料总体的平均热膨胀系数,详见表2。经过这样合成的αt值适用于0～60℃的环境。
表2各种骨料的ea值(×10-6/℃)
5 结论
超长混凝土结构计算当量温差含结构实体实际温度差值变化和混凝土收缩量两部分。本文针对超超长混凝土收缩当量温差计算的两个方面混凝土收缩和线膨胀系数进行了分析:
(1)混凝土收缩包括化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩、碳化收缩及塑性收缩等,对于超长混凝土结构而言,混凝土干缩是考虑的主要对象。
(2)目前国内外常用的混凝土收缩计算模式有王铁梦式、ACI式、BP式和GL式等。从精度分析超长混凝土结构收缩量按GL式(即式8、9)计算可以获得较为满意的结果。
(3)对于超长混凝土结构混凝土温度线膨胀系数αt最好通过具体的试验数据确定。当没有试验资料时,可按ACI 209R建议的公式(即式12)计算。
摘要：本文通过对国内外混凝土收缩研究成果的总结归纳,给出超长混凝土结构收缩当量温差的取值计算方法,希望能为同类工程提供有益借鉴。
关键词：超长混凝土结构,收缩,线膨胀系数
参考文献
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超长混凝土结构设计 篇10
【关键词】建筑工程；混凝土；底板；浇筑
近些年来，伴随着城市化建设水平的不断提高，城市化建设进程的日益加快，城市能用土地资源也在不断的减少，各种高层建筑在这种时代背景下不断的出现，其结构体积不断增大、工程施工规模也变得越来越繁琐。尤其是在近年来的工程施工建设中，随着人们对高质、安全、环保工程理念的提出和落实，大体积混凝土结构的应用越来越广泛，对于工程施工进度、施工精度也提出了新要求。由于超长大体量基础底板混凝土本身存在着体积大、施工量大、水泥水化释放集中以及内外温差过大的影响，这就容易在工程施工中产生质量隐患。为此，在工程施工建设中我们需要对超长大体量基础底板的混凝土浇筑施工进行严格组织、合理管理，从而保证施工的正常开展。
0.工程概况
随着高层建筑结构的不断增多，混凝土结构体积不断增大，时至今日的建筑工程施工建设中，大体积混凝土的应用极为广泛，已成为工程项目中采用最多的一种。尤其是在近些年来，随着城市土地资源的不断减少，以高层、超高层、地下建筑物为主的施工理念逐渐落实，为建筑工程施工技术提出了新要求，也为工程建设带来了发展新理念。
某建筑工程在施工中采用了筏基基础结构，基础底板的长度为225.9m，宽度为111.6m，在建筑工程领域这一基础底板是超长、大体量的底板结构。在施工中其厚度为1.5m，底板总体面积为2.5万m2。工程在施工中是与后半年开始的直至第二年的春节前完成。在工程施工中，基础底板全部是以混凝土结构为主的，共计浇筑混凝土3.3万m3，是以冬季混凝土浇筑施工为主进行的。
1.施工难点和重点
（1）在本工程施工建设中，因为建筑物基础底板的结构大、工程量大、施工周期长、施工工序繁杂的特点，使得整个工程在施工中存在着巨大的难题，同时局部结构的承载面尺寸和荷载要求都极大，有些地区更是高达18m左右，混凝土厚度最高达到了4米，这也给工程的施工带来一定的影响。
（2）在本工程施工建设当中，因为处于冬季施工，为此在施工中对于混凝土浇筑的工艺要求极为严格，无论是混凝土质量还是施工技术上，都有着极为严格的施工技术要求。尤其是在混凝土浇筑工作中，对于浇筑技术、材料级配以及机械的选用上更是有着严格要求。在施工中，为了保证冬季混凝土浇筑施工的合理性，在材料的选择上都会以低温要求的施工材料为主，同时采用分层浇筑和养护的方法来进行工程施工控制。
（3）在本工程施工建设中，因为工程项目处于市区且南侧施工场地较为狭窄的特点，这就给工程施工进度和施工技术选用上提出了特殊要求。在施工的同时，我们必须要结合施工技术特点和场地现状选择出合理的施工策略，以保证施工工作的顺利进行。
（4）施工建设中，因为工期紧张的原因使得各环节在施工中对于施工技术的要求都较为严格，同时为了保证施工技术和施工进度，在施工中对于施工结构的质量、施工材料以及施工技术和管理措施都提出了新要求，这也需要我们在工作中认真进行总结和控制，以保证施工的正常开展。
2.施工组织管理
在当今工程施工建设中，做好施工组织管理工作越来越关键，它已成为衡量一个工程施工质量和施工进度的关键所在。在目前的工程项目中，施工组织管理工作的开展包含了材料管理、流水段划分、混凝土搅拌、劳工组织等。
2.1材料组织
在底板工程施工中，所涉及到的材料主要包含有钢筋、混凝土以及模板等原材料。在这些材料的选择中，钢筋主要是选用Φ22、Φ25（三级钢）。而混凝土则是以商品混凝土为主，其强度为C35。至于模板，在施工中大多都是以钢模板为主进行的。
2.2流水段划分
在工程施工中，我们需要结合施工总体规划和施工环境进行部署，从而将工程中存在的各种问题进行全面分析和归纳。在流水段划分中，本工程施工区域主要可以划分为东西2个施工区，其中东区又划分为7个流水施工段，西区划分为8个施工段。
2.3混凝土搅拌站选择
如何选择搅拌站是衡量当今工程施工进度的主要手段，也是提高施工效益、减少施工周期、降低施工损耗的主要方法，同时它选择是否科学更是直接决定着工程的施工质量。在现代化工程建设中，搅拌站的选择通常都是根据以下标准进行的：
（1）生产工艺符合国家标准，有国家二级企业以上资质，质量体系健全，日产在3000m3以上。
（2）运距在20km以内，能保证车次充足供应；出站后须在2h内到达浇筑现场。
（3）混凝土质量保证稳定、选用的供应商须在材料选用上保持一致，混凝土的主要参数须相同。同时要求搅拌站根据试验室配合比以及当日砂石含水率测定结果确定混凝土各种材料用量。
2.4劳动力组织
施工前，项目部与混凝土公司召开协调会，组建材料组、技术组、生产组、设备组、施工组；项目部与施工班组召开交底会，每台输送泵各成立2个混凝土组轮流作业，每个混凝土组下设振捣班、泵管装拆班、抹平班、养护班。明确落实各班组责任，做到坚守岗位，各负其责，保证各道工序顺利进行。
3.施工质量措施
3.1混凝土浇筑
大体积混凝土基础底板的整体性要求高，每个流水段须连续浇筑。施工时必须分层浇筑、分层振实，保证上下层混凝土在初凝前结合好。
（1）大体积底板混凝土浇筑时分层厚度不大于400mm，0.7m厚混凝土分为2层施工，1.40～1.90m厚混凝土分为5层施工。3.60，4.60m厚混凝土分为8～12层施工。
（2）为避免混凝土向一侧流动导致钢筋水平推力过大而产生位移，混凝土浇筑时下料部位应距已浇筑混凝土6m以上，使新浇筑的混凝土有向两侧流动的空间。
3.2浇筑过程中要求
承台混凝土浇筑时.混凝土输送泵的泵管末端设置长度约3m软管，用人工向泵管两侧拖动。独立承台混凝土先分层浇筑到板底设计标高，适当间歇，在混凝土初凝前继续分层浇筑上部混凝土。振捣采用直径70mm和50mm振动棒，插入式振动器作用半径不宜大于振捣器作用半径的1.5倍，即小于500mm；各振点的延续时间以表面呈现浮浆和不再沉落、不再有气泡产生为准，振捣时应避免碰触钢筋。上层混凝土振捣时，振动棒要插入下层混凝土50mm以上，以保证混凝土的整体性。
由于泵送混凝土表面水泥浆较厚，每次底板混凝土施工安排4人的抽水小组。，必要时采用2台小型吸水高压泵将基坑内积水和混凝土中的浮浆等抽入现场排水系统。
3.3后浇带部位施工
基础底板后浇带采用双层快易收口网作为侧模，并用扎丝绑于同水平钢筋。因底板厚度较大，在后浇带两侧壁支设竖向附加短钢筋支挡快易收口网，附加支撑钢筋为Φ14，布设间距为400mm/n。底板后浇带混凝土浇筑：因采用快易收口网作为后浇带侧模，在底板混凝土浇筑时，需注意分层浇筑厚度和振动棒距快易收口网的距离。
4.结语
施工前掌握好人、机、料的组织和安排。施工中严格按施工措施执行，各流水段分层、连续浇筑，且随浇筑随振捣，振动棒插入深度必须到位，养护、测温工作按规定时间间隔认真执行，各环节均不能马虎大意，只有所有人员和工序相互配合合理、恰当。才能保证整个生产施工的正常运转，才能保证工程质量。
【参考文献】
[1]江正荣.建筑施工计算手册（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
超长混凝土结构设计 篇11
新城大厦位于南京市建邺区江东中路以东,牡丹江街以南的河西新城中心区商务中心,行政广场向西与奥体中心一文化馆区一滨江风光带遥遥相对。本次设计的二期工程位于一期工程的西北侧,由ABCD四座空中相连的办公塔楼和沿南西北3侧环绕塔楼的二层高的企业办事服务中心大楼组成。见图1。
本工程裙房部分为企业办事服务中心,大楼高2层,1、2层高4.5 m,地下两层,地下1层层高为5.4 m,地下2层层高为4.8 m。地下2层为平、战结合的人防地下室,人防设防等级为6级。
本工程场地地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,建筑场地类别为Ⅲ类,设计地震分组为第1组,建筑的抗震设防分类标准为丙类。建筑场地基本风压为0.45 kN/m2(按100年重现期考虑)。
2 屋面结构体系
屋面结构采用梁板结构体系,结构布置(如图2所示)主梁主要截面尺寸500 mm×800 mm,次梁主要截面尺寸为300 mm×700 mm,结构板厚150 mm,X向不设缝最大计算长度为210 m,Y向不设缝最大计算长度为160 m。本工程结构平面尺寸在两个方向均远超《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)中框架结构伸缩缝最大间距55 m要求,属超长结构,本文主要对裙房屋面超长结构的温度应力进行分析。
3 屋面结构温度应力分析
在正常使用条件下,混凝土裂缝主要是由混凝土自身收缩和坏境温度变化引起的收缩两部分所产生的。在超长混凝土结构设计时,最有效的方法是通过对超长混凝土结构施加预应力来抵消这两部分的拉应力,确保结构不产生有害裂缝。因此需对混凝土收缩和温度所产生的应力进行分析,才能确定预应力筋的数量和布置。
3.1 结构收缩当量温差分析
收缩是混凝土结构固有属性,也是引起混凝土开裂的主要原因之一。决定混凝土收缩应力大小的主要因素有水泥品种,骨料级配,水灰比,养护时间,使用环境等[1]。一般混凝土浇筑后10～30 d内完成收缩占总收缩量的15%～30%,90 d一般完成60%～80%,1年后完成95%左右。
工程设计中,收缩当量温差是将结构收缩产生的变形进行等效,换算所得温差ΔT[2],按下式计算:
式中:εcs(∞,ts)为混凝土最终收缩应变;εcs(t,ts)为混凝土在t时期内应变;t为混凝土龄期;ts为收缩开始龄期,假定为3 d;αc为混凝土线膨胀系数,取1.0×10-5/℃
因后浇带在两侧混凝土浇筑完成60 d后浇筑,参考文献[3]附录F的计算公式,结合文献[4]的计算结果,取εcs(60,3)≈97.48×10-6,εcs(∞,3)≈340.38×10-6,得ΔT’=(340.38-97.48)×10-6/1.0×10-5≈24℃。
3.2 结构计算温差分析
温度下降会引起混凝土收缩,混凝土中温度应力的大小取决于温差。本工程设计计算时可仅考虑使用期间的温度作用。结构使用期间的计算温差ΔT按下式计算:ΔTk=Ts,max-T0,min,ΔTk=Ts,min-T0,max式中:Ts,max为结构最高平均温度;T0,min为结构最低平均温度;Ts,min为结构最低平均温度,T0,max为结构最高初始平均温度。
室外空气温度夏季取50年一遇最高日平均温度,冬季取50年一遇最低热日平均温度。
按南京气象局提供的数据资料,Ts,max=37℃,Ts,min=-6℃。考虑覆土及建筑保温影响,取Ts,max=29℃,Ta,min=-4℃,在混凝土浇筑时,要求后浇带封闭期间日均气温为T0=1 0℃。在升温时期,混凝土自身膨胀,对构件内力产生压应力,不会产生收缩裂缝,因此在裂缝控制分析时只考虑在降温情况下的温差。则ΔTk=Ts,min-T0,max=4-10=-6℃。
3.3 考虑混凝土徐变的综合温差
混凝土结构一般是带裂缝工作的,混凝土的徐变对温度收缩应力起到松弛效应,在很大程度上可以降低结构弹性温度应力,所以采用弹性方法分析超长结构时可考虑这些有利因素作用,可以考虑对综合温差进行折减,综合温差由收缩当量温差和结构计算温差两部分组成。
按下式计算:ΔTST0=ΔT+ΔT'
工程设计中考虑徐变通常简化为按弹性计算的温差应力乘以松弛系数。由于结构遭受的年温差及温度收缩都是在相当长的时段中进行的,需考虑徐变引起的应力松弛会大幅度降低弹性应力[1]。则:
式中R(t,t0)为混凝土徐变松弛系数。按文献[6]考虑配筋率影响的公式计算:
其中:t0为加载时混凝土龄期,取7 d;x(t,t0)为混凝土老化系数;φ(t,t0)为徐变系数,参考文献[3]附录F的徐变系数计算公式进行计算。得R(∞,7)≈0.35,则最终等效综合温差:ΔTst0=R(t,t0)(ΔT+ΔT')=0.35×(6+24)=10℃
3.4 温度荷载作用效应组合
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中规定温度荷载作用的分项系数为1.2,温度作用效应的组合值系数取0.6,频遇值系数取0.5,准永久值系数取0.4。
4 屋面结构温度应力分析结果
本工程采用PMSAP软件对温度应力进行计算,并用MIDAS building进行补充验算,计算结果取等效温差10℃,PMSAP计算结果如图3～图4所示,MI-DAS building与PMSAP计算结果相差不大。
从图3应力云图上可以看出,1)裙房屋面楼板在升温状态下产生压应力,在降温状态下产生拉应力。2)在温差作用下,中部大跨楼盖应力最大,两侧楼盖应力较小;3)温度作用大小与构件体积成正比,最大作用力在大跨梁处,大跨梁柱节点处为最不利部位;4)框架边跨受剪力墙约束内力和变形较大,该部位需加强处理。
从图4应力云图上可以看出,1)裙房屋面楼板在升温状态下绝大部分部位产生压应力,在边跨受剪力墙等约束内力较大部位,产生拉应力,该部位相应梁板构件也需考虑升温情况下的不利作用并加强处理。
5 无粘结预应力温度筋设计
本工程设计中采用在梁板内布置无粘结预应力温度筋的方法抵抗温度应力作用。由于建筑物两个方向长宽比最大达4.2,在长方向的温度作用和混凝土收缩远远大于短方向相应作用,设计时将预应力筋布置在长跨方向主次梁中,并结合一定的构造措施减小不利因素影响。预应力筋采用fptk=1 860 MPa高强低松弛钢绞线,公称直径为15.2 mm,Ap=139 mm2,张拉控制应力σeon=0.75 fptk=1 395 MPa。取有效预应力系数为0.6,则有效预应力σpe=0.6 fptk=1 116 MPa,对于500 mm×800 mm的主梁和300 mm×700 mm的次梁,PMSAP计算的温度拉力分别为1 240 kN和651 kN,则主梁承担的温度应力所需的预应力钢筋数量为n=1 240×103/(1 116×139)=7.9根,次梁则为4.2根,考虑施工影响主梁取8根,次梁取5根。楼板取一米板带计算,每米板带承担温度拉力461 kN,板带所需预应力筋数量为n=461×103/(1 116×139)=2.9根,则每米板带取3根,为减小温度预应力筋对结构引起的附加内力,梁板内预应力均为居中布置。张拉端预应力筋采用错开搭接,且张拉端宜避开梁柱节点核心区。温度预应力筋构造做法如图5所示。
6 温度荷载对柱内力计算结构影响
本工程屋面裙房柱主要有两种截面800 mm×800 mm与800 mm×1 500 mm,在温度荷载作用下,从表1计算结果来看,升温和降温工况对框架柱内力增大差别不大,对于800 mm×800 mm柱,边柱普遍增加5%～15%,中柱普遍增加15%～25%。对于800 mm×1 500 mm柱,边柱普遍增加10%～20%,中柱普遍增加20%～30%。可见温度荷载对柱内力计算结果影响显著,考虑到我国规范尚未有柱荷载作用效应是否需考虑温度荷载作用未有明确规定,本工程为安全起见,对框架柱配筋计算按照温度荷载占总荷载作用效应贡献对计算结果放大。
7 设计需考虑的其它问题
7.1 后浇带的设置
后浇带能有效释放混凝土早期收缩应力与温度应力。本工程在X向共设置3道后浇带,间距为30～50 m,Y向共设置2道后浇带,间距为30～50 m,在楼盖中部大跨梁部位有粘结预应力筋替代无粘结预应力筋,在大跨梁周边设计一圈环形后浇带。后浇带混凝土的施工应在主体结构混凝土浇筑60 d后进行,强度比两侧混凝土高一级,屋面结构采用补偿性收缩混凝土,内掺聚丙烯纤维,其限制膨胀率不小于0.02%,后浇带不小于0.025%。后浇带范围内梁纵筋不断,板钢筋断开搭接,搭接长度为45 d。后浇带具体位置如图2平面图中所示。
7.2 超长预应力筋摩擦损失的解决
板中抗温度预应力筋大多为直线布置,预应力筋与弯曲孔道之间的摩擦效应可以忽略不计,但是由于预应力筋大多很长,由孔道局部偏摆使预应力筋刮碰孔道引起的预应力损失较大。100 m直线布置的预应力筋若一端张拉,其摩擦损失将达到30%,显然在施工优化设计时应采取合理措施降低预应力损失。
通常的做法是对预应力筋分段张拉,具体做法大体有三种:
1)在一定长度内,留设后浇带,将楼板分段,以满足预应力张拉的工艺要求。一般两端张拉控制在50～60 m,一端张拉控制在25～35 m。张拉过程中,先完成两端张拉区段的张拉工作。在后浇带处,通过连接器将不同区段的预应力筋连接在一起。待后浇带混凝土浇筑且达到张拉强度后,再完成未张拉预应力筋的张拉工作。
2)方法2预应力筋分段与方法1相同,但是在后浇带处不通过连接器连接,而是通过一根短预应力筋搭接。张拉过程中,先张拉各段预应力筋,待后浇带混凝土浇筑并达到张拉强度后,再张拉搭接筋。
3)方法3与前两种方法预应力筋在后浇带处断开不同,此法板中预应力筋在后浇带附近梁后板面上留槽张拉,连接的方式为交错搭接。此时,未穿过后浇带的预应力筋可先张拉,而穿过后浇带混凝土的预应力筋待后浇带混凝土达到张拉强度后张拉。
以上三种方法中,方法1和方法2在后浇带浇注前即可张拉,有利于防止后浇带之间混凝土板产生收缩裂缝,但是这两种方法施工麻烦,需要进行多次张拉。本工程采用第三种方法,(具体做法如图6所示)既可省去连接器或搭接筋,又减少了张拉工作量。
7.3 预应力筋在洞口处的布置方法
当预应力筋遇到孔洞无法穿过时,若全部在洞口处截断,则必然会在预应力筋截断处产生应力突变,从而在与预应力筋垂直方向产生裂缝。为了防止此类裂缝的产生,本工程采用了如下构造措施:
1)板中预应力筋被洞口阻断时,预应力筋应尽可能在洞口两侧绕过洞口铺设。此时,预应力筋至洞口的距离不宜小于150 mm,水平偏移的曲率半径不宜小于6.5 m。
2)当遇到较大的洞口,预应力筋无法全部绕过时,应将预应力筋在洞口处截断。
具体做法如图7所示。
7.4 其他构造措施及施工要求
由于本工程不设缝长度X向达到210 m,Y向达到160 m,远远超过混凝土规范容许要求。因此在设计中对楼板非预应力钢筋进行了加强,采用了细而密的钢筋φ10@150钢筋双层双向布置。对靠近剪力墙端部及角部等应力集中部位配置附加通常钢筋进行局部加强,加强梁上部纵筋及腰筋,提高由于预应力引起楼板变形使梁侧向产生的侧向受弯承载力,加强屋面保温隔热措施,采用高性能保温材料和室外局部覆土,减小温度梯度效应。除以上构造措施外,施工时进行原材料和水灰比控制,增加混凝土浇捣次数,加强施工阶段混凝土养护,减少混凝土施工阶段裂缝。
8 结论
无粘结预应力技术解决超长结构的温度应力问题已经得到了比较广泛的运用,本文结合工程实践取得了几点经验,可供类似工程参考。
1)超长混凝土结构采用无粘结预应力方法来抵抗混凝土收缩和温差下降产生的拉应力,控制正常使用极限状态下的裂缝发展,具有很好的效果。
2)由于影响因素很多,精确计算构件的季节温差有一定难度,在设计中一般根据经验确定季节温差,基本上可以满足计算精度的要求。若要获得温差的准确值,需要进行现场测试。
3)可通过控制混凝土浇捣时环境温度来降低温差效应的影响,有效减小混凝土的开裂。
4)为了减少超长混凝土板中混凝土的早期收缩应力,合理的设置后浇带是一种有效的办法。
5)在施工优化设计中,分段张拉的预应力筋如何连接、洞口处预应力筋如何布置是经常遇到的问题,本工程所采用的方法在实践中被证明是行之有效的。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997
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[5]GB 50009—2012建筑结构荷载规范.北京:中国建筑工业出版社