超长结构无缝设计的控制措施分析

张泽强

广州市恒盛建设工程有限公司510030

摘要：本文主要从笔者亲身参与的超长结构产生裂缝的原因与施工技术控制裂缝措施以及技术措施，旨在与同行探讨学习，共同进步。

关键词：无缝设计；裂缝控制措施；超长结构

1.超长结构产生裂缝的原因

建筑工程中，混凝土结构的裂缝问题是一个非常普遍的质量问题。引起建筑物产生裂缝的原因很多，使用荷载、温度变化、混凝土收缩、施工过程中养护不当、不均匀沉降等都可以引起裂缝的出现，它已经影响到人们正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员。它是国际上钢筋混凝土界一个迫切需要解决的技术难题。

近年来，随着我国经济的快速增长和施工技术的不断提高，建筑也在向着大型化和多功能化发展，超长结构不断出现。所谓超长结构就是指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。混凝土强度等级的不断提高，施工中泵送混凝土工艺的应用等，都导致超长结构更容易产生裂缝。一般来说，超长结构产生裂缝的主要原因有两种：荷载引起的裂缝及变形引起的裂缝。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。

2.施工技术控制裂缝措施

建筑可以说是一种凝固的音乐，是技术、艺术的完美融合。同样可以类推，超长结构之无缝设计也应当如是。它受到多种因素的制约，它们互相牵制、互相影响，结构的选型、施工技术条件、材料和当地天气状况等。以钢筋混凝土结构这种形式来举例，它无法回避裂缝的形成，那么，是否可以考虑考虑，如何才能减少有害程度呢？所以，超长结构的无缝设计就是要有效的、切实的控制裂缝的产生，把影响减少到最低。

尤其是对于横跨季节施工的超长结构设计，需用临时的保温和隔热措施。避免这种结构形式日复一日处于巨大温差下，有效防止裂缝。

如果遇到大体积的混凝土，比方说基础底板，可适当采用“阶梯形”递进，就是分层浇筑之手法。当然，避免出现施工的冷缝状况。层层混凝土均要在首次凝固前完成浇筑，关于新旧混凝土的具体应用时间，则还要具体的问题具体的分析。必须注意的是，切忌过早拆开模具，一定做好墙体与楼板的保养措施，推荐分层散热，这样可以有效避免混凝土失水现象过早出现。

这一点施工人员需要真正重视，即混凝土的振捣浇筑技术的意义。比较合理的振捣时间就在5～15s之间，即使是泵流的混凝土，这么做也是可以的。与此同时，切记浇筑时要低温养护、入模具，最终凝结温度越低越好，一起有效地减少收缩。如若在混凝土之内表面与外表面的温差在10℃以上时，可产生的冷缩值达到0.01%；同理，温差在20℃时，这个数字会变为0.02左右；如若达到极限值，则会最终产生结构裂缝。强调混凝土养护的重要意义就在此处，在浇筑时要采用养护等相关保养措施。

当然还需考虑在填充墙与建筑结构之间有钢丝网和砂浆的过渡进行有效连接。这种措施应当能有效防止主体结构所产生的各种裂缝。

还要对混凝土原料的技术相关指标严格地把关，绝不妥协。比方说，水泥可以选择水化热较低的类别，例如那些矿渣水泥等。同时，粗骨料与细骨料的含泥量一定要做到尽可能的少。推荐使用粉煤灰，它可以有效增强混凝土的塑性，充分减少水泥之使用量，减少各种空隙，进而起到控制结构开裂的显著效果。

3.超长结构无缝设计的技术措施

近年来，随着建筑物使用功能的提高以及人们对结构长度的需求，使得超长无缝结构不断涌现，然而，超长无缝结构的温度作用和混凝土收缩对结构的影响却不可忽略，因此有必要对超长结构采取一定的技术措施，以减小温度应力或者避免产生一些不利因素。

（1）设计措施。随着我国综合国力的增强以及科技水平的提高，大型公共建筑都朝着超长、超高的方向上不断发展，超长结构的无缝设计在设计措施上有以下一些措施:l）施加预应力，在钢筋混凝土结构中施加预应力，即在楼板中布置双向预应力钢筋；2）设置后浇带或加强带；3）采用补偿收缩混凝土技术，即在普通混凝土中掺合一定比例的微膨胀剂；4）保温隔热，使尽量少的结构暴露在自然环境中；5）提高材料的抗拉性能，如在混凝土中掺入一定比例的复合纤维材料，则可提高混土的抗拉性能；6）采取必要的构造措施，尽量避免结构断面突变产生应力集中一的现象。

（2）施工措施。超长结构的无缝设计在施工措施上有以下一些措施:1）控制混凝土原材料的质量和技术指标，混凝土质量的好坏对结构裂缝的产生有很大的影响；2）添加减水剂；3）加强养护，采用棍凝土低温如模、低温养护，使混凝土终凝温度尽量降低，以减少水化热和收缩；4）加强混凝土的振捣，要提高混凝土的密实度，必须对混凝土进行充分的振捣，最宜的振捣时间为5~15s；5）保证后浇带的施工质量；6）分层浇筑，墙、梁、板裂缝产生的主要原因是收缩，因此，墙、梁、板构件应分层散热浇灌。7）选择合适的浇筑时间；8）其他一些措施，如添加粉煤灰，减少水泥用量，降低混凝土干缩量；主体结构与填充墙以及其它非结构构件之间的连结采用钢丝网加砂浆过渡，以其不出现任何形式的非主体结构的裂缝，影响使用、影响心理承受能力；等等。

（3）超长无缝结构的发展对工程设计和施工要求越来越高，超长无缝结构体系的大量涌现，对超长结构无缝设计和施工都提出了新的要求。实践表明，以上提出的一些设计措施和施工措施对超长结构温度作用的控制是行之有效的，具有普遍意义，可适用各种类型的超长结构无缝设计的全过程控制。

4.工程实例

某商业广场，地下2层，地上6层，现浇钢筋混凝土框架结构，总长140m，宽85m。根据使用功能和立面效果的要求，不能设伸缩缝，此值已经大大超过了规范规定的设置伸缩缝间距的允许值。本工程采用了超长结构无缝设计裂缝控制的综合技术措施，较好的解决了该超长结构的裂缝控制问题。

具体做法如下：在主体结构长度方向设置了3条加强带，宽度方向设置了两条加强带。对于地下室外墙，在对应底板加强带处的外墙上采用后浇加强带。混凝土采用低水化热的商品混凝土，基础底板及地下室外墙的混凝土中均掺加HA类高效抗裂防水剂，抗渗等级为S8。在楼层板中也掺加HA类高效抗裂防水剂。加强带内混凝土提高一个标号，增配15%的温度钢筋，且外加剂的掺量比带外混凝土大2%~3%。控制外加剂的掺量，使加强带处混凝土的膨胀率为(4~6)×10-4，非加强带处为(2~3)×10-4。外加剂的选用及施工严格按照《混凝土外加剂应用技术》规范(GB50119-2003)的规定执行。加强带混凝土与非加强带混凝土同时连续浇筑，不留施工缝，地下室外墙的后浇加强带在养护14d后再浇筑。结构的楼层板及屋面板配筋，除满足计算要求外，均增配0.2%的温度构造钢筋。屋顶采用保温性能好的聚苯板，保证在使用阶段，结构屋顶受外界温度的影响最小。施工阶段，对混凝土的配料、搅拌、运输、浇筑分别设置专职人员与设备进行管理，严格控制进场材料的质量，通过计算及试配确定混凝土各组成材料之间的配合比，在满足混凝土强度等级的前提下，严格控制水灰比不大于0.5。浇筑混凝土时，预留测温孔，根据其内部的温度变化及时调整温控措施。对浇筑完毕的混凝土，及时进行覆盖，严格监控前28d的养护，使其处于淋水保湿状态。目前，该商业广场即将投入使用，实测数据显示，该结构基本未出现有害裂缝，具有较高的抗裂可靠度。在使用过程中，我们将继续监测该结构的裂缝产生情况，及时总结经验教训。

结语：通过上面的分析可以看到，超长结构运用以上相关措施之后，最终效果是相当可观的。如若能将以上成果加以综合运用，笔者相信超长结构的裂缝会得到较好的控制。所以，关于超长结构裂缝的这种控制技术是切实可行的。

参考文献：

[1]高层建筑超长结构无缝设计探讨_黄鹏飞

[2]某工程超长结构无缝控制措施探讨_陈宇峰

[3]浅谈超长结构无缝设计_石永忠

[4]浅谈超长结构无缝设计的应用_杨超

[5]浅析超长结构无缝设计的控制措施_高彩霞