建筑超长结构设计要点分析

文/胡晓阳　湘潭市建筑设计院　湖南湘潭　411100

现阶段，建筑行业快速发展，使得建筑结构形式更加多样化，在实际应用中，超长无缝整体结构以及多层大跨结构被广泛的应用。由于此类结构要求较为特殊，需要从设计到施工等全过程，采取相应的措施，严格按照国家相关标准，做好施工质量的把控。

1、建筑超长结构设计问题

在进行建筑超长结构设计时，要重点从以下问题入手：1）混凝土框架内部收缩。当出现收缩时，会产生巨大的拉应力，造成楼板裂缝问题；2）温度变化的影响。受到温度变化的影响，极易使得建筑内力变化。为有效的避免此问题，可采取设置变形缝措施，计算温度应力。除此之外，还可以采取后浇带技术或者施加预应力措施等，做好施工质量的把控。

2、建筑超长结构设计要点

2.1　温差分析

由于自然环境的变化，会使得钢筋混凝土结构产生温度荷载，主要包括季节温度、骤降温度、日照温差。在温度荷载的作用下，受到稳态温度效应的影响，能够起到控制建筑结构的作用。在进行建筑超长结构设计时，要合理计算结构温差荷载，按照季节性温差来计算，选择日平均极限高温或者结构成型时的温差，作为荷载进行计算。按照30年一遇的标准，选择极限日平均温度，结构成型时的温度，选择月平均气温。

2.2　分析收缩当量温差

进行超长结构设计时，可利用B3模型，来计算结构收缩与徐变模型。从计算效果来说，B3模型较为成熟，其计算结果能够和实验结果相互吻合。利用B3模型进行计算，随着实践变化，可采取极限收缩程度相关系数，来分析收缩应变，获得标准极限收缩应变。

2.3　分析温度影响下的框架内力

进行建筑超长结构设计时，主要分析温度变化的影响，分析框架内力。为避免温度变化对框架内力造成不利影响，可以采取对柱子，采取纵筋加强以及箍筋加密等措施，避免温度作用，造成拉裂与剪切破坏。值得一提的是，对于梁板柱，均需要采取相应的措施，以减少温度对框架内力的影响[1]。

3、建筑超长结构设计方案

3.1　工程案例

本工程为长顺县住房和城乡建设局开发的长顺县康养综合体建设项目，位于贵州省

长顺县，单体总尺寸为136.6×90.00米，地上两层，主体高度为19.00米。本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，屋面为钢框架结构体系。本工程抗震设防烈度为6度，框架抗震等级为三级，本工程采用PKPM系列软件PMSAP（V3.1.5版）进行结构计算分析。

3.2　温差取值

长顺县属中亚热带季风湿润气候区，年均温13.5-18.5℃，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012) ，长顺县基本气温为：月平均最低气温-3℃，月平均最高气温32℃。由于混凝土的热惰性，短时间内的温度变化不会对结构产生很大影响，温差的值主要由月平均温度控制，使用阶段室内温度介于15～25℃之间(本工程已设置中央空调)，本工程考虑全楼节点正负20℃温差进行计算。

3.3　结构计算

3.3.1整体计算：本工程楼板均设定为弹性膜，考虑温度作用的影响条件下计算内力，并根据有限元分析结果判断楼板应力是否满足混凝土抗拉要求。

3.3.2计算结果分析。

1.楼板应力分析

PMSAP整体模型轴测图

结构平面布置

降温情况下楼板x.y向板单元应力，楼层拉应力在0.5-4.0MPa,在洞口周围以及建筑物外围拉应力较大；升温情况下在洞口周围拉应力较大，故本工程并对洞口周边以及建筑物外围结构板加厚，且本工程全楼楼板配置双层双向钢筋并加大楼板配筋率抵抗温度应力。

2.框架梁应力分析

楼层框架梁在温度作用下的轴向应力，降温时框架梁的轴向最大拉力为602KN,故对工程楼层框架梁增大抗扭腰筋配筋率并适当增大框架梁的通长钢筋抵抗温度应力。

3.框架柱应力分析

经过计算楼层框架柱受温度作用下在洞口周围以及建筑物外围框架柱X,Y方向Mx=360kN·m、My=440kN·m，故增加该部位框架柱截面并验算配筋。

小结：

本工程主体结构单体尺寸为136.6×90.00米左右，均未再设置变形缝断开。为解决温度应力对结构的影响，计算时均将楼面定义为弹性板并考虑全楼节点正负20度温差进行计算，合理考虑温差对结构主体的影响，并根据有限元分析结果判断楼板应力是否满足混凝土抗拉要求，对于应力较大处采取加厚板截面、加大配筋等方式抵抗温度应力；并采取设置后浇带及膨胀加强带并在本工程全楼混凝土掺入外加剂等措施从构造上减小温度应力的影响。

结语：

综上所述，在建筑超长结构设计时，要做好综合分析，借助工程设计软件，做好计算分析，制定设计方案。需要注意的是，进行超长结构设计，要提出应变作用力控制措施，以确保结构施工质量。

参考文献：

[1]赵宏康,戴雅萍,陈磊,朱文学,王开华,邵建中,丁磊,李莉,谢超.扬州体育公园体育场结构设计综述[J].建筑结构,2013（4320）:11-16.

[2]胡洋,杜彦凯,靳卫恒,刘学春.人民日报社报刊综合楼索网幕墙预应力设计与施工研究[J].建筑结构,2017（4705）:93-97.