减轻混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议

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[提要]

根据具体工程设计实践和体会，注重结构概念设计，简要分析了温度收缩裂缝的基本特点，重点介绍了对超长混凝土结构如何有效设置后浇带及其它一些控制和抵抗温度收缩应力的具体设计措施。可供设计人员借鉴参考。

[关键词]

超长混凝土结构 温度 收缩 裂缝 后浇带设计 措施

1前言

建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但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则是兰州地区实际工程中最常见的裂缝。基于以上原因，笔者感到有必要结合兰州地区温差大，气候干燥这一地区特点，根据多年的工程设计实践和体会，对防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计措施提出一些建议，供设计人员参考并能有所启发。

2温度收缩裂缝的基本特点

混凝土在结硬的过程中发生收缩，温度变化时会热胀冷缩，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，这两种应力分别超过混凝土抗拉强度时就会导致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多见的是在收缩应力和温度应力共同作用下所产生的温度收缩裂缝。要分析温度收缩裂缝的基本特点，首先应掌握收缩和温度变形的一些基本概念。

2.1收缩变形的特性及影响因素：

一般混凝土最终收缩应变约3～5×10-4，其特点是早期收缩快，半年可完成第一年收缩量的80～90%，一年后仍发展但已不明显。其影响因素主要有混凝土强度等级，水泥品种，水灰比，坍落度，养护（保温，保湿）和体表比。

2.2温度变形的特性及影响因素：

混凝土温度线胀系数一般为1.0×10-5/C°，其变形随温差而变化，一般发生在混凝土结硬一直到房屋使用期间。其影响因素有季节温差，内外温差和日照温差。

3防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议

3.1设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的措施

有效设置后浇带后浇带是列入高规中的一种目前设计人员常采用的方法，它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”。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。高规虽然对后浇带的间距、宽度、钢筋处理、浇筑时间有较明确要求，不少资料对此也有所介绍。但是结合多年来对兰州地区几个较大型超长工程的设计实践，深感对后浇带的做法必须予以重视。如设计施工处理不好，不仅起不到予期的效果，还会留下结构隐患。因此就后浇带的具体做法提出以下建议和看法：

间距：高规规定为30m～40m.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30m左右。

位置：

①小跨梁开间或受力较小的部位，一般可在梁跨三分之一处。

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视具体情况可沿平面曲折通过。

3.2、针对性地采取控制和抵抗温度收缩应力的措施

加强屋面保温隔热措施，采用高效保温材料，严格满足建筑节能设计标准。屋面板、外廊板，阳台板等外露室外现浇板（含施工期间主体暴露时间较长的室内现浇板）以及板跨大于4m且采用泵送混凝土的双向连续板等温度收缩应力较大的板，均应在板面（即板的受压区）配置不小于φ6@200双向钢筋网片，或支座钢筋隔一全跨贯通，但间距不宜大于200mm，每一方向配筋率不宜小于0.1%.以上板在有受力钢筋处，实配钢筋尚应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。框架梁及所有现浇梁凡高度≥600者（外露梁高度≥500）均设置不小于2φ12腰筋。腰筋宜细而密，间距不应大于200mm，每侧腰筋配筋率不宜小于0.1%.⑷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，并每隔15～20m设置一道20mm温度伸缩缝。

3.3采用UEA补偿收缩混凝土

由于后浇带延长工期，钢筋断后的搭、焊接和清理凿毛均给填缝施工带来一定麻烦，处理不好将留下隐患，因此中国建筑材料科学研究院游宝坤等人提出了采用UEA加强带取代后浇带连续浇筑超长建筑的无缝设计施工方法。“以抗为主”的设计原则，利用UEA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把裂缝控制在无害裂缝范围内。具体做法所有楼板均掺10～12%UEA（膨胀率2～3×10-4）。但每间隔50m设置一条2m宽膨胀加强带，带内混凝土掺加14～15%UEA（膨胀率4～6×10-4），两侧设密孔钢丝网，防止混凝土流入加强带，可连续浇筑100～200m的超长建筑，具文献[4]介绍，该技术已在全国50多个重大工程中应用。

由于这种方法，规范未列入，施工要求严，气候环境影响大，潮湿地区膨胀可保持，干躁地区会存在问题。结合对福州机场航站楼采用UEA混凝土后实际效果的调研。建议兰州地区应慎重采用，若采用可做必要计算和实验，测得一些技术数据，最好在有条件保湿养护的地下结构中采用。

3.4采用予应力混凝土结构

予应力混凝土可增强梁板刚度，梁板中所产生的预压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，从而达到扩大温度伸缩缝间距不设后浇带的目的。经对珠海机场调研了解到：梁板在采用无粘结予应力混凝土后，平面尺寸84×48m，未设后浇带，使用良好。笔者认为，当为满足建筑层高要求而采用该技术时，可考虑在采用必要的控制和抵抗温度应力的具体措施后增大温度伸缩缝的间距，但应结合工程收集资料具体分析。

参考文献

[1]钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）

[2]王赫主编：建筑工程事故处理手册中国建筑工业出版社，1998，8.

[3]车宏亚主编：钢筋混凝土结构原理天津大学出版社，1990，3