冷库建筑结构的抗裂设计与施工技术措施研究★

陈俊宾 方光秀*

(延边大学工学院，吉林 延吉 133002)

冷库建筑结构的抗裂设计与施工技术措施研究★

陈俊宾 方光秀*

(延边大学工学院，吉林 延吉 133002)

以吉林省延吉市某冷库建设项目为例，针对建筑外墙开裂和地基土壤冻胀开裂等质量通病，提出了自承重外墙、锚系梁以及架空层的设计方案，阐述了在冷库锚系梁施工中的质量控制点以及加强技术措施，经分项工程验收表明，锚系梁的质量通病得到了有效控制。

冷库建筑，锚系梁，架空层，质量控制

冷库建筑被广泛应用于对食品、植物、药品等的储藏。因此，冷库建筑的设计占有十分重要的地位。但是，由于冷库自身制冷的特点使得冷库建筑的设计不同于其他一般建筑的设计。首先，冷库建筑要始终保持着内部温度比外部温度低的特点，使得即便在特别寒冷地区的冬天，冷库建筑内部与外界温度对流时，也会析出水分，水分受冷又结成冰，如此往复使水渗入到结构中将对其结构产生不良影响，促使承重结构节点产生位移，又受基础与纵、横墙等的约束，从而产生裂缝。其次，由于冷库建筑自身温度及严寒地区室外温度都比较低，使地下水容易结成冰，从而产生地基土壤冻胀。针对上述结构设计上的特殊要求以及施工质量通病，作者结合工程实例，提出切实可行的设计方案和治理质量通病的加强施工技术措施。经施工验证，符合现行冷库设计规范要求与验评标准，为类似冷库设计及施工提供借鉴。

1 工程概况

某冷库工程位于吉林省延吉市烟集河与建安路交汇处，建筑面积为3 600 m2。主体建筑分办公区和冷藏区，共两层，其中冷库采用无梁板柱结构，独立基础。办公区采用框架结构，外墙采用加气混凝土砌体结构。结构重要性系数γ0=1.0。场地类别为Ⅱ类，地面粗糙度为B类。基本风压为0.5 kN/m2，基本雪压为0.55 kN/m2。冷库地面活荷载为30 kN/m2，楼面活荷载为20 kN/m2。结构安全等级为二级，冷库板、柱抗震等级为三级，抗震设防烈度为6度，设计使用年限为50年。基础、柱、板均采用C30混凝土，墙体采用MU10烧结空心砖砌筑。冷库平面柱网布置规则，双向柱，纵向跨度为5.7 m，共4跨。横向跨度6 m，9跨。冷库外墙与无梁板结构外侧均采用锚系梁连接，在外墙2.9 m和5.0 m处以及8.0 m标高处各设置圈梁，在外墙沿着柱网纵横轴线处和外墙四转角处各设置构造柱，设置架空层，其层高为2.2 m。某冷库建筑效果如图1所示。

2 冷库自承重外墙和锚系梁的设计

外围护墙圈梁、构造柱、锚系梁布置图与A—A图以及圈梁配筋图，如图2所示。

2.1 自承重外墙的设计

为了避免冷库建筑外围护结构中各部位导热系数不同而引起的冷桥现象，同时为了保护其保湿层、提升房屋的气密性，冷库的外墙设计通常采用自承重墙。在设计中对主体结构和自承重外墙结构的地上部分进行分离设置，同时在两种结构中添加保温材料阻断楼层间的冷桥现象。根据规范[1]的要求对自承重外墙进行墙体受压承载力及墙身高厚比的验算。

1)受压承载力验算。取1 m宽度进行受压承载力验算。

N=10.2×0.37×19=72 kN/m<φfA=

1.5×0.37×1×1 000=555 kN/m。

其中，N为轴向压力设计值；φ为偏心影响系数；f为砌体抗压强度设计值；A为砌体截面面积。

2)墙身高厚比验算。

β=Ho/h=5.05/0.37=13.65<μ1μ2[β]=24。

其中，β为墙身高厚比；[β]为墙的允许高厚比；Ho为墙计算高度；μ1为有门窗洞口的修正系数；μ2为非承重墙允许高厚比的修正系数；h为墙厚。

则，墙体受压承载力及墙身的高厚比均满足规范要求。

3)构造柱和圈梁。在外围自承重墙内设置构造柱和圈梁。圈梁配筋如图3所示。

由于b/s=0.37/5.7=0.065>1/30=0.03，圈梁可视为构造间墙的不动铰支点，相邻支座间的砌体外围护墙可简化为四边简支短板。构造柱和圈梁简化为以锚系梁为中间支座，以底层基础、基础梁，屋顶刚性连接处，以及另一方向的墙为不动铰支座的连续梁。

2.2 锚系梁与结构设计

1)锚系梁定义。锚系梁主要是连接冷库外墙与冷库内部结构的连系梁，能够有效的提高冷库结构的整体性，对外墙转角处的开裂有很好的防护作用，提供一个稳定的侧向支撑。

2)锚系梁的结构设计。锚系梁设计是否可靠是冷库内部结构和外围护墙是否具有良好的整体稳定性的重要因素。

锚系梁的结构形式。根据规范[2]地震区锚系梁做法，可采取钢管或者三角形混凝土梁；锚系梁可采用Q235或Q345钢，其长细比应控制在120(235/fay)2以内。本工程设计采用的是等边三角形钢筋混凝土梁，边长为180 cm。锚系梁的配筋如图4所示。

采用Q235钢。长细比计算：λ=l0/i=22.73<120，满足稳定性要求。

其中，λ为锚系梁长细比；l0为锚系梁计算长度；i为锚系梁的回转半径。

3 冷库架空层的设计

针对冷库地基土壤由于温度过低而产生的冻胀问题，为了保证冷库的正常使用，作者对冷库设计时采用架空层的方式给予防范。

架空层是建筑物中仅有结构支撑而无外围护结构或有围护结构但设置窗口的开敞空间层。本工程中架空层设计由柱子作为支撑结构，不仅能有效防治由于地下水结冰产生的土壤冻胀对结构带来的影响，而且能有效的提高空间的利用。同时，我们对架空层的层高控制在2.20 m，根据规范[3]中建筑物架空层及坡地建筑物吊脚架空层，应按其顶板水平投影计算建筑面积。结构层高在2.20 m及以上的，应计算全面积；结构层高在2.20 m以下的，应计算1/2的面积。设计使建筑物增加一层使用面积的同时只增加了一半的计算面积，降低了工程成本。

4 抗裂加强施工技术措施

4.1 锚系梁的施工工艺与关键控制点

1)锚系梁的施工工艺。本工程提出的锚系梁施工工艺是：首先，在对主体结构楼板进行钢筋绑扎的同时预埋锚系梁钢筋；其次，进行主体结构楼板混凝土的浇筑；然后，对自承重外墙施工；最后，锚系梁混凝土同外墙构造柱、圈梁一起浇筑。

2)锚系梁的关键控制点见图5。根据分析施工工艺而提出的质量控制关键点分别为：锚系梁钢筋位置与设计图纸是否对应，保护层是否满足要求；模板上、下底标高是否正确且满足外轴线间距离；锚系梁混凝土与先浇筑的楼板混凝土之间能否结合良好。

4.2 加强施工质量技术措施

1)确保锚系梁钢筋与混凝土粘结锚固的措施。由于在钢筋的锚固机理中最主要成分是钢筋与混凝土相互咬合而产生的挤

压力。因此，在施工过程中随时对钢筋表面粗糙度进行检查和确认，把粗糙度较低的钢筋淘汰，同时对混凝土进行充分的振捣，提高混凝土的密实度，使钢筋与混凝土充分接触，从而确保钢筋与混凝土的粘结锚固。2)确保施工放线准确，实施动态监测。使用全站仪进行放线，提高精确度。在放线时遵循“由整体到局部”的原则，充分掌握施工现场地质条件与设计图纸的差异，并对所放的线进行动态校核。3)在主体结构楼板与锚系梁混凝土结合处设置快易收口网。当混凝土浇筑时，快易收口网眼上的斜角片就嵌在混凝土里，形成一个与邻近浇筑块相连的机械式楔口。其粘结及剪切强度可与经过良好处理的粗糙面强度媲美，从而避免在二次浇筑时打孔、拉毛等工序。可缩短施工周期，同时增加混凝土浇筑体的强度，使新旧混凝土完好结合。

5 施工验证

通过实施质量控制关键点及加强技术措施，保证了工程质量。经监理单位检查，符合施工验收规范与验评标准[4]的要求。验收表明，对于锚系梁钢筋的预埋中心线位置偏差均在±5 mm以内，水平高差均在+3 mm～0 mm范围内，锚固长度偏差均在-10 mm以内。模板的上、下底标高偏差均在±5 mm以内。混凝土浇筑养护后未出现露筋、裂缝等外观质量缺陷。

6 结语

1)本文提出的冷库锚系梁和自承重外墙的设计方案有效的提高了冷库外墙的抗裂性，经施工验证，设计方案切实可行，可供类似冷库设计提供借鉴。2)架空层的设计，有效解决地基土壤冻胀开裂的问题。同时充分考虑业主的需求，节约了工程成本。3)通过分析锚系梁施工工艺，提出了质量控制关键点与加强技术措施。经施工验证，治理了质量通病，符合现行规范要求与验评标准，可供类似冷库施工提供借鉴。

[1] GB 50003—2011，砌体结构设计规范[S].

[2] GB 50072—2010，冷库设计规范[S].

[3] GB/T 50353—2013，建筑工程建筑面积计算规范[S].

[4] GB 50204—2015，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

Research on anti-crack design and construction technology of cold store building structure★

Chen Junbin Fang Guangxiu*

(CollegeofEngineeringYanbianUniversity,Yanji133002,China)

Taking the cold store construction project of Yanji city， Jilin province as an example, this dissertation puts forward the design scheme of self-bearing external wall, anchor beam and stilt floor for the common quality problems such as cracking of building external wall and frost heave cracking of foundation soil. At the same time, construction quality control key points and strengthen quality of technical measures. The acceptance of the subentry engineering shows that the common quality of the anchor beam is effectively controlled.

cold store building, anchor beam, stilt floor, strengthen quality

1009-6825(2017)01-0044-02

2016-10-25 ★：延边大学科技发展计划校企合作项目(项目编号：602015001)

陈俊宾(1994- )，男，在读本科生

方光秀(1967- )，男，博士，教授

TU375.4

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