浅谈超长结构无缝结构设计与抗裂措施

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图1地下室平面图

浅谈超长结构无缝结构设计与抗裂措施

于大猛

（安徽中铁四局设计研究院，安徽合肥230000）

摘要：在超长、超宽钢筋混凝土结构设计中，一般每30~40米设一道后浇带，待45~60天后再后浇膨胀混凝土，这种常规后浇带施工，工序繁多，防水复杂，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证整体质量，给建筑工程也带来很多隐患。在工程施工实践中，利用混凝土补偿收缩的原理，采用膨胀加强带替代后浇带，实现了超长钢筋混凝土的无逢施工，为同类的工程施工提供了可借鉴的经验。

关键词：超长结构；无缝设计；抗裂措施近年由于使用功能的需要，越来越多的建筑物设计采用超长结构，其中地下室受功能及防水等因素限制而不能设永久缝。对于超长结构如不采取合理的设计和施工措施，则可能会导致大量裂缝的出现，在实际工程中我们常会遇到这种情况。大量工程实测分析证

明，

这类裂缝大多由变形引起，包括温度变形、收缩变形及基础不均匀沉降变形等，地下室结构在基础不均匀沉降得到良好控制的前提下，混凝土收缩变形就成为裂缝的主要成因之一。混凝土结构产生收缩时受到基础、钢筋或相邻部分不同程度的约束，因而会在混凝土实体内部产生拉应力，当其超过混凝土抗拉强度时就会导致开裂,并由此引发渗漏，结构防水性能受到破坏，造成钢筋锈蚀、结构承载力和耐久性降低等严重后果。通过在混凝土中掺加一定比例的膨胀剂，使其产生一定的预压力以补偿混凝土初期干缩变形而产生的拉应力。上述技术的应用使得超长地下室结构实现了在不设伸缩缝的情况下仍完全满足设计和使用要求。

1地下室砼无缝结构设计原理1.1无缝结构设计原理“抗放兼施,以抗为主”是无缝设计的原则，根据混凝土收缩应

力的分布，

用相应的膨胀应力予以补偿。通过在收缩应力较大的部位掺加膨胀剂做成膨胀加强带，其它部位拌制微膨混凝土从而取消后浇带，实现无缝设计。

根据《工程结构裂缝控制》书中提出的伸缩缝间距计算公式可知，要完全不需设置伸缩缝，就必须降低混凝土温差和混凝土的收缩，或提高混凝土的极限拉伸值；但要提高混凝土的极限位伸值是十分困难的，因而只能靠设法降低混凝土的水化热和收缩，控制混凝土因温差或收缩引起的拉应变不大于混凝土的极限拉伸，则混凝土可以不设伸缩缝而不开裂。根据文献资料和近年来的科研成果、有关工程施工实践经验，通过在混凝土内掺加适量膨胀剂而成的补偿收缩混凝土，通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和邻位约束下，在钢筋混凝土中建立0.2M Pa ～0.7M Pa 预压应力，可大致抵消混凝土硬化过程中产生的干缩和水化热冷缩出现的拉应力，从而减免混凝土出现开裂。同时，水化生成的钙矾石晶体起到填充、切断和堵塞毛细孔缝的作用，使混凝土的密实度大为提高达到结构自防水的效果。另外，在混凝土中加入优质粉煤灰和缓凝型外加剂，可以降低水化热引起的温度梯度，可以协调温度应力与混凝土的初期结构强度，从而减少和防止温度裂缝的出现，提高混凝土的体积稳定性。膨胀加强带所建立的预压应力，与混凝土抵抗收缩变形所产生的拉应力能达到补偿平衡，这是无缝设计的关键。

1.2膨胀加强带的设置

膨胀加强带的位置宜布置在拉应力较大、配筋变化及截面突变的部位及应力集中的部位。某工程地下室长146.8米，上部为三栋18层住宅楼，平面见图1，沿纵向设置3条膨胀加强带，膨胀加强带宽度均为2米。

1.3膨胀混凝土设计

膨胀混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀率设计、膨胀剂的掺量非常重要，膨胀率偏小，则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现，膨胀率过大，对混凝土强度有明显的影响。

本工程选用UEA-H 型膨胀剂，在施工前要求对砼膨胀性能进行试验，以确保砼膨胀剂和砼配合比的正确选用。根据试配经验，在加强带用掺14％～15％的大膨胀混凝土，其强度等级比两侧高一级。加强带以外用掺10％～12％的小膨胀混凝土，其膨胀率为

0.02％～0.04％，在配筋率μ=0.2～0.8%时，可在混凝土中产生0.2～0.7M Pa 的预压应力，这一预压应力大致可抵消混凝土硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害范围内。UEA 掺入水泥中拌成混凝土后，其膨胀作用主要发生在14d 以前，用于补偿混凝土的干缩，但在中后期仍有小量膨胀，其产生的预压应力不但可抵消混凝土冷缩产生的拉应力，同时还可提高混凝土的强度。

2抗裂技术措施

2.1科学地选用材料配合比，采用较低的水灰比、水和水泥用量，并可掺入适量外加剂。严格控制砂石骨料含泥量和级配。控制水化热的升温，构件中心与表面的最大温差不大于25℃，并控制降温和加强养护。配合比在满足施工工艺的情况下尽量减小混凝土的坍落度以减少混凝土的收缩。

2.2精心施工，严格控制。对商品砼的凝结时间，砼的振捣，大体积砼的浇注方法等方面必须进行严格的控制，对每个施工段内的砼结构不得留施工缝。并依据砼膨胀试验的数据，在施工中对砼进行抽样检查，以满足膨胀性能的要求。

2.3控制大体积砼的内外温差、加强养护。对底板砼，应控制内外温差小于25℃，可采取在砼表面覆盖一层塑料薄膜和二层草包进行蓄热养护，并用电子测温设备随时检测内外温差，随后底板可采用蓄水养护；侧壁可推迟拆模时间，带模养护。拆模后可采用水幕养护。

结束语

超长无缝混凝土结构是以补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新思路。超长地下室结构不设缝，要做到不裂、不渗水还与诸多因素有关，要有机地综合各种因素，采取有效的设计、施工措施，有利于满足工程质量要求和建筑造型的要求，简化了施工工序、缩短了工期，降低了工程成本。

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,1997,8.[2]GB50010-2002混凝土结构设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.

[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京：中国建筑工业出版社,2008,6.

作者简介:于大猛(1979,7~)，男，一级注册结构工程师，主要从事结构设计。

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