超长混凝土结构工程实践

罗来勇 董 婕

（1.江苏扬建集团有限公司，江苏 扬州 225000；2.扬州市建筑设计研究院有限公司，江苏 扬州 225000）

随着社会经济的快速发展，我国建筑行业也得到有效提升，建筑工艺越来越多，不过由于特殊工艺流程的要求，建筑工程中伸缩缝的设置数量逐渐减少，甚至超出了我国规定的伸缩缝设置限定值，这种结构就被称之为超长混凝土结构。不过众所周知，伸缩缝设置的不合理会导致建筑结构出现裂缝等问题，影响结构质量及使用安全。所以在设置超长混凝土结构时，就需要对结构的抗裂性能予以科学研究，并采取合理方式，降低裂缝的影响，延长建筑物的使用寿命。

1 工程概况

泰州医药产业园中试四期厂房总建筑面积47 万余平方米。分药品生产区、医疗器械区及配套服务区。药品生产区主厂房为20 栋，长101.5 米、宽24.8 米的四层现浇钢筋混凝土框架结构，一层层高6.0 米，二～四层层高5.5 米。根据业主要求楼面活荷载按8KN/M2 设计，楼面采用300mm 厚现浇空心楼面，由于药品生产有特殊工艺要求，所以要求结构不能够设置伸缩缝。

2 温度应力的分析

由于设计要求施工时针对超长混凝土施工采用有效的措施，所以本工程分析时不考虑施工时的温差。仅考虑使用期间的温差。根据泰州市气象局提供的1997～2009 年气温表，详表1。及参照中国气象科学数据共享服务网上查询的1971～2000 年的气象资料。见表2。

结合上述数据及本次工程的具体情况，在施工温差变化的研究中，平均最高气温选择了该城市08 年7 月份的最高温度，即29.2 摄氏度；平均最低气温选择01 年1 月份的最低气温，即0.9 摄氏度；年平均相对湿度则选择11 年数值，即76.4%。工程结构构件使用期间存在的温度变化情况与使用期间遇到的最高和最低月平均温度与框架封闭时的温度之间的均匀温差。由于主体施工浇筑时间在8～11 月期间。所以本工程选用月平均最高与最低温度差即：Tmax-Tmin=28.30C。

对于本工程采用PMSAP 计算，直接输入温差为28.30C，计算得到L 轴心温度应力工况的计算结果弯矩、剪力、轴力分别详见图1、图2、图3 。

表1 泰州1997～2009 年泰州各月平均气温表

表2 南京1971～2000 年泰州各月平均气温表

图1 L 轴心温度应力弯矩图

图2 L 轴心温度应力剪力图

图3 L 轴心温度应力轴心图

计算结构表明： 1） 框架端部跨温度应力作用弯矩及剪力比较大。2） 中部跨温度应力作用轴向力比较大；3） 由于底层受地基基础约束影响,温度应力比较大。

3 控制和抵制温度应力的设计措施

3.1 设置后浇带

在我国现有的《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》 (JGJ3- 2010) 中，对后浇带设置及技术要求进行了明确规定和说明，后浇带的设置可有效解决混凝土结构设置中存在的收缩问题，防止裂缝现象的产生。在实际作业中，施工人员最常使用的后浇带设置思路是对前期混凝土结构予以缩放，以此满足收缩变形的控制要求。前期混凝土结构施工中，收缩应力值的设置相对较大，在后期工作中，可通过释放混凝土收缩应力的方式来避免结构变形问题的产生，完成后浇带的设置，不过在施工中，应确保各项施工作业的合理性，强化释放效果，防止安全隐患的产生。

根据计算使用阶段的温度应力可知，整体结构在温度应力作用下的不动点位置在7 轴线。在该处设置后浇带有利于减小超长混凝土结构的温度应力作用效应。本工程在7 轴心左侧两米处设置了一个800mm 宽的后浇带。后浇带采用比原楼面强度等级高一级的混凝土外掺12%UEA。要求浇筑时间为楼面施工完成后60 天后方能施工后浇带。由于本工程施工时间是在8～11 月份。气温比较适中。要求施工时的温度为150C 左右。这对于温度应力的折减效应更加明显。

3.2 采用膨胀剂

收缩裂缝是混凝土结构施工中最常存在的问题，为降低收缩裂缝带来的影响，在实际作业中会通过添加膨胀剂的方式，来达到控制因温度变化而引起的收缩拉应力变化，进而有效预防收缩裂缝的产生。在超长混凝土施工中，最常使用的膨胀剂材料为UEA 收缩补偿混凝土，该材料在应用过程中，会随着混凝土的硬化而不断加大膨胀效果，增加混凝土结构的预应力，用以补偿硬化过程中存在的温度收缩拉应力变化，确保混凝土结构的质量。这就是结构“以抗为主”的设计原则。本工程在楼面混凝土外掺了6%UEA。在后浇带部位外掺了12%UEA。

3.3 建筑措施

本工程要求建筑节能达到65%设计标准，加强屋面保温隔热措施,采用高效保温材料。本工程外窗均采用一体化遮阳型双层整体铝合金节能窗，外墙采用了240mm 厚蒸压加气混凝土砌块自保温系统，冷桥部位采用耐火等级为A 级的水泥发泡保温板。屋面、地面均采用水泥发泡保温板，屋面设计为种植屋面，更加增加了屋面的保温性能。

3.4 施工措施

对于控制超长混凝土结构裂缝，施工措施也是至关重要的。其具体采用的措施有：首先，在混凝土材料的选用上，以低水热化水泥材料为主，如硅酸盐水泥，削弱混凝土调配中的水热化反应，且通过与粉煤灰、磨细矿渣粉等材料按一定比例混合搅拌的方式提高混凝土材料质量，满足超长混凝土施工要求，达到裂缝的控制效果。其次，对混凝土原材料的用量实行科学管控，尤其要控制水泥材料的用量，以降低水灰比，减少混凝土搅拌中存在的温度积聚升高现象，避免温度及收缩裂缝的产生。再次，科学选择骨料。超长混凝土施工中，混凝土材料中所需的骨料应该以级配高、密度大、弹性强，杂质少的优质骨料为主，并保证骨料体积比大于75%。最后，混凝土的入模温度应控制在10℃～20℃；5） 采取保温保湿养护，采用塑料薄膜加麻袋养护法进行养护。确保混凝土表面温度与大气温度的差值不大于20℃。

4 结语

综上所述我们可以明确获知，超长混凝土结构在目前的建筑工程被越来越广泛地使用。但是，只要我们在超长混凝土工程中对建筑结构认真分析，从设计源头出发，从结构措施、建筑保温措施、施工措施等多方面、多角度采用有效措施，如本工程的在适当的位置设置后浇带，掺微膨胀剂，加强建筑保温，选择适当的材料，采取一定的级配，运用适当的工艺，有效降低混凝土结构的裂缝发生，做好超长混凝土结构施工将不再是难题。