论超长混凝土结构的结构处理方法

论超长混凝土结构的结构处理方法

摘要：现代建筑工程中高层建筑和大跨度建筑的数量不断增加，这些大型工程

的混凝土结构长度通常在几十米甚至百米以上，超长混凝土结构容易出现结构变

形和裂缝等问题，严重影响高层建筑的质量安全。预应力技术作为防止混凝土出

现结构裂缝的常用技术，得到了广泛应用。进行科学的预应力设计，除了可以保

证混凝土结构安全外，也能够提高高层建筑的美观度。本文以某高层建筑工程为例，首先对工程情况和设计原则进行了概述，随后分别从预应力计算、后浇带设

计等方面，就预应力混凝土超长结构设计要点展开了简要分析。

关键词：超长混凝土结构；温度应力；构造措施；后浇带

随着经济的飞速发展，人们对建筑的功能要求也就更高，为了满足人们日常生活需要，

停车要求，系统配套要求就越来越高，现在大多数房产开发企业均将设备用房、停车库、人

防与主楼地下室合并在一起，形成地下超长混凝土结构。在这一现实情况下，在建筑物施工

过程中相应的接缝设计就需要得到工作人员以及施工人员的高度重视。相关施工和设计人员

在进行施工规划和建设的时候，必须对建筑物接缝处的设计进行反复讨论和论证，以确保建

筑物的质量和美观，并积极的为施工人员提供科学安全的指导。反之，如果对超长结构的接

缝技术不予重视并处理不得当，时间一久，在外力以及各种因素的影响下，就会对建筑物的

质量造成无法挽回的损失。因此，无缝设计必须要得到相关人员的高度重视。

1 超长混凝土结构温度应力内涵及裂缝原因探析

根据 GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》，超长混凝土结构是伸缩缝间距超过规范

规定的最大间距的钢筋混凝土结构，或伸缩缝间距虽然未超过规范限值但结构温差变化较大、混凝土收缩较大、结构竖向抗侧构件对楼屋盖约束较大的钢筋混凝土结构。超长混凝土结构

体系容易受到混凝土材料本身的性质以及结构不规则沉降和外部温度环境等影响，从而使内

部构件容易出现变形或开裂。导致超长混凝土结构出现裂缝的原因主要是收缩、温度应力。

受温差的影响，建筑物的柱、墙体等构件容易出现竖向变形。物体由于温度升降不能自

由伸缩或物体内各部分的温度不同而产生的应力，称为温度应力。但是由于混凝土材质本身

抗压能力强，抗拉能力较差，如果产生的温度应力超出混凝土本身的抗拉强度，就会导致裂

缝的出现。然而混凝土中产生裂缝有多种原因，但是主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆

性和不均匀性，以及结构不合理，模板变形，基础不均匀沉降等。

2 超长混凝土结构温度应力及裂缝控制具体措施分析

1）提高超长混凝土结构的抗拉强度，抵抗温度应力，即采取措施使结构材料能够承受

的抗拉强度大于结构产生的温度应力，进而减少裂缝的出现。一方面可以通过提高混凝土材

料的性能，如提升结构材料的强度或优化钢筋混凝土结构的配筋率，从而促使混凝土结构能

够承受更大的拉力，缺点是会增加混凝土结构的自重；另一方面，可以通过增加预应力的方

式更好地抵御温度应力，进而提升混凝土结构的承载力，减少混凝土开裂现象的发生，缺点

是经济成本较高；此外，还可以通过在混凝土材料配比中增加膨胀剂，通过膨胀剂的作用适

当地提升内部膨胀力，进而缓解由于温差等影响而导致的收缩变形，进而控制裂缝的出现和

蔓延。这种方法对于前期施工比较适用，对后期由于收缩和温度变形引起的裂缝的控制效果

不是非常理想。

（1）通过设置伸缩缝减少裂缝的发生，相关规范明确规定了伸缩缝的间距，可以通过

设置永久性伸缩缝避免超长混凝土结构出现裂缝，但是也存在很多不足，例如，会对建筑的

平面布局产生较大的影响，施工难度较大，填缝材料容易出现老化等现象，抗震性能差。

（2）通过设计后浇带的方式缓释施工过程中产生的温度应力，进而降低发生收缩裂缝

的风险，弊端是应用该方法施工时间比较长，且对结构在使用过程中出现的收缩与温度应力

控制情况作用不理想。

（3）可以通过在竖向受力构件与梁板之间安装滑动支座的方式减小横向构件的约束力，或通过缩小构件尺寸的方式减小对梁板结构的约束应力，从而从整体上降低刚性强度，提高

结构承受力。

除了上述 2 种方法，还可以将上述 2 种措施进行结合应用，从而解决超长混凝土结构温

度应力导致的裂缝问题，如果仅采用第一种措施，可以减小温度应力，但裂缝预防效果不明显，且成本较高，可以通过综合应用添加外加剂、调整混凝土配合比、调整施工工艺、设置

后浇带、调整预应力筋以及设置滑动支座等多种方式，从高效、经济、安全等多个角度出发

有效控制裂缝的产生。

3案例分析

选取某商业建筑施工为例进行研究。该建筑为2栋3层框架结构，根据相关设计标准的

要求，此工程伸缩缝设置距离超出了既定范围，因此，需要对温度应力进行计算，并制定具

体的应对优化方案。整体屋顶平面结构中，平面轴线尺寸、柱网尺寸分别为88m×88m、

8m×8m，楼屋盖设计机构为双向交叉梁模式。

首先，对建筑结构进行温度应力测算，主要应关注顶层结构，通过有限元测算分析可知，楼盖中部拉应力较小，边跨周边楼板与梁柱截面拉应力较大，加之温差的影响，会在对称位

置产生相等的拉应力，因此，需要采取有效措施控制温度应力，避免裂缝的出现。根据超长

混凝土结构温度应力及裂缝控制相关措施及应用情况，结合2种方法进行应对：（1）对楼

面结构施加预应力；（2）在柱顶部位增加滑动支座。

通过对超长混凝土结构温度应力和裂缝控制措施进行研究，可以看出，超长混凝土结构中，由于温度变化，结构或构件内部产生温度应力，在负温差的作用下，虽然通过施加预应

力能够减小梁板的温度应力，但是与此同时也增加了柱内应力，因此，可以通过联合应用增

加滑动支座等方式，最大限度地减小柱对梁板结构的束缚，提高对裂缝控制效果。

此外，在不同的施工环节可以结合实际探索更具有针对性的裂缝控制技术，例如，在混

凝土施工中，可以通过严格控制混凝土拌制、浇筑工艺的方式加强规范化操作，并加强对混

凝土的养护，应用薄膜包裹、小水慢淋等方式，为提高建筑物整体建设质量营造良好的空间。

总结：

混凝土是建筑施工中常用的一种材料，在建筑施工中具有重要作用，但是实际施工过程中，受许多的因素影响，使得混凝土施工出现裂缝，进而对建筑施工的质量产生不利影响。

由于大部分的裂缝主要由温度引起的，所以在施工时，应严格控制混凝土温度，尽量缩小混

凝土内部和外部的温差，避免出现温度应力，同时在混凝土过程中，一旦出现施工裂缝，应

及时的采取有效的措施，对裂缝进行处理，降低裂缝带来了危害，以此保证建筑物的安全。

参考文献：

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