超长结构无缝设计控制裂缝的措施

超长结构无缝设计控制裂缝的措施［摘要］随着建筑业的迅猛发展，经常会遇到超长结构中无缝设计和施工的问题，在超长结构施工中，裂缝的控制是一个很重要的课题。本文引用了超长结构的定义,详细地剖析了裂缝形成的原因,概述了裂缝的类型,提出了裂缝控制的无缝设计与施工的技术

措施，并在实际工程中得到了应用。

［关键词］超长结构裂缝无缝设计控制措施

随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用。都导致超长结构更容易产生裂缝。其裂缝，按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由这两种变形

共同引起的温度收缩裂缝是实际工程中最常见的裂缝。但是通过大量的调查和实测研究发现，工程实践中的许多裂缝现象并非与荷载作用有直接关系，而是由变形作用引起的。这种变形作用包括温度变形(水化热、气温变化、太阳辐射等)，收缩变形(干燥收缩、碳化收缩、塑性收缩等)，地基不均匀沉降(膨胀)变形。因此，对于超长结构，要考虑的主要问题是由变形作用可能引起的裂缝，这其中又以温度变形和收缩变形为主。由于超长结构无缝设计克服了设置变形缝可能带来的负面影响，因此正在被广大结构设计人员逐渐接受并推广。

一、超长结构无缝设计控制裂缝的措施

超长结构无缝设计的裂缝控制是一门综合技术，它涉及建筑材料、气候环境、施工工艺、设计方法、结构造型等各个方面，各种因素相互影响，相互制约。对于钢筋混凝土结构来说，裂缝的产生是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限是由结构的使用功能来决定的。对于超长结构的无缝设计，裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。

1 设计技术措施

1.1采用补偿收缩混凝土

在普通混凝土中加入一定比例的微膨胀剂后，混凝土在水化过程中会产生适量膨胀，这时混凝土中的钢筋会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，同时混凝土中就产生相应的预压应力σc：

σc =μesε 2 (1)

式中：μ——混凝土的配筋率(%)；es ——钢筋的弹性模量(mpa)；ε 2 ——混凝土的限制膨胀率(%)

一般来说，普通混凝土在空气中产生的总收缩值εy 为4～6×10-4，而混凝土的极限拉伸值εp 为1～2×10-4。由式(1)可见，σc 与ε 2 成正比关系，而限制膨胀率ε 2 可以通过调整外加剂的掺量来控制。根据补偿收缩混凝土的技术要求，混凝土在湿养期间，

它产生的限制膨胀率ε 2 应大于1.5×10-4，一般为2～4×10-4，相应的预压应力σc 为0.2mpa～0.7mpa，这一预压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝范围内(小于0.1mm)。

1.2 合理设置膨胀加强带和后浇加强带

后浇带是目前设计人员常采用的一种扩大伸缩缝间距和取消伸缩缝的有效措施，它既是施工措施，也是设计手段。它利用了混凝土早期收缩量大的特性，主要作用是释放早期混凝土收缩应力，减小以收缩为主的变形。但这种缝只在施工期间存在，施工完毕后，后浇带对混凝土由于温差所引起的伸缩就不起任何作用了。而且后浇带一般需经两个月左右才能填缝，使工期延长，如果填缝不好，还会留下渗漏的隐患，同时也会影响结构物的整体质量。因此，在超长结构工程中，我们可以采用无缝设计技术，即在结构收缩应力最大的地方设置膨胀加强带或后浇加强带来取消后浇带。膨胀加强带或后浇加强带的位置与数量设计与后浇带的设计方法相同，带宽为2.0m，间距可控制在40m～60m，加强带内混凝土提高一个标号，并增加10%～15%的温度钢筋，要求分布均匀，且钢筋伸入两侧各

1m。带的两侧架设密孔铁丝网，防止带外混凝土流入带内。施工时，先浇灌带外混凝土，再浇加强带内混凝土，且带内混凝土外加剂的掺量比带外混凝土相对提高，整个施工过程是连续的。

这种方法通过调整外加剂的掺量，使混凝土获得不同的限制膨

胀率，加强带处的膨胀率较大，一般为4～6×10-4，而两侧混凝土的膨胀率较小，一般为2～4×10-4，形成中部大两边小的膨胀区，从而使结构的收缩应力得到大小适宜的补偿，达到防止结构开裂的目的。目前，国内已有多个重大工程成功应用此法，都取得了较为满意的效果。

对于混凝土墙体，由于墙体薄、面积大、养护困难，容易出现收缩裂缝，因此，可采用后浇加强带(2m宽)，即先分段浇筑完带外各区，两周后再用大膨胀混凝土填缝，且带内要设置止水钢板、止水条或将加强带设成阶梯形。

1.3 采用预应力混凝土结构

预应力混凝土结构能在梁板中产生一定的预压应力，可以抵消由于混凝土温度变化和收缩产生的轴向拉应力，从而达到扩大温度伸缩缝间距的目的。有条件的工程建议在主体结构的顶部和首层楼板双向布置无粘接预应力筋，按照裂缝控制的技术要求施加预应力。

1.4 加强构造措施

①对于超长结构楼板，鉴于泵送混凝土的收缩值比现浇混凝土大20%～30%，为减少有害裂缝，可采用补偿收缩混凝土浇筑，并在板的未配筋表面每方向增配0.2%左右的控制温度收缩裂缝的构造钢筋。抗温度、收缩钢筋宜采用直径细而间距密的方法配置，其间距不宜大于100mm，即可利用板内原有的钢筋贯通布置，也可另外

设置构造钢筋网，并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。在有受力钢筋处，实配钢筋尚应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。

②框架梁及所有现浇梁，当梁腹板高度≥450mm时，均应设置腰筋，腰筋宜细而密，间距不应大于200mm，每侧腰筋的截面面积不应小于扣除板的厚度以后梁截面面积的0.1%。

③剪力墙结构不宜超长。为了控制温差和干缩引起的竖向裂缝，剪力墙中水平分布钢筋的配筋率宜在0.4%～0.6%，并采用带肋钢筋，钢筋间距不宜大于150mm，采取细而密的配筋原则。由于墙体受底板或楼板的约束较大，混凝土胀缩不一致，宜在墙体中部1m 范围内，将水平筋的间距加密为100mm，形成一道“水平暗梁”，以平衡收缩应力。在剪力墙的首层及屋顶层水平分布钢筋，尚应按相应抗震等级的加强部位要求进行配筋。

④当柱子与剪力墙连在一起时，由于柱子的截面和配筋率都比墙体大得多，往往在相连部位出现过大的应力集中而开裂。为了分散应力，应该在此处增加水平筋φ8～φ10@200长，度1000mm，200mm 插入柱中，800mm 插入墙体中。

⑤在孔洞和转角部位，由于荷载或温度收缩作用，会引起应力集中，导致裂缝产生。应在转角处增配放射状钢筋或网片，在孔洞周边设置加强钢筋等。

1.5 控制现浇板的混凝土强度等级