方偉利

廈門新區(qū)建筑設(shè)計院有限公司（361012）

高層建筑超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計探討

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從超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的意義入手，對超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計裂縫控制的建筑與結(jié)構(gòu)技術(shù)進行了探索，并有針對性地提出了結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防與控制措施。經(jīng)過檢驗證明，高層建筑超長結(jié)構(gòu)無設(shè)計可有效控制裂縫，具有一定可推廣的意義。

高層建筑；超長結(jié)構(gòu)；無縫設(shè)計

0 引言

結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計高層建筑的超長結(jié)構(gòu)時，主要思考的是依照規(guī)范來對結(jié)構(gòu)進行分縫處理，進而減少或避免結(jié)構(gòu)收縮可能造成的裂縫現(xiàn)象，但是與建筑師溝通時，時常存在障礙，導(dǎo)致設(shè)計意圖無法最大限度地體現(xiàn)出來[1]。同時，為了滿足城市發(fā)展對地下空間的利用需求，高層建筑常常會建一個面積較大的地下室，故而也需要面對結(jié)構(gòu)分縫問題。所以當前高層建筑不可避免地需要對超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計進行研究探討,找出解決問題的有效措施,提高高層建筑的質(zhì)量。

1 超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的意義

所謂超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計，指的就是建筑物的實際建筑設(shè)計長度已經(jīng)超過了規(guī)范規(guī)定在溫度防裂縫或者伸縮縫方面的最大長度設(shè)置，而沒有設(shè)置任何永久縫的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑物最大長度設(shè)縫的目的，就是為了對建筑物中所產(chǎn)生的一些有害應(yīng)力進行控制、吸收，進而能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)各種變形需要。無縫設(shè)計就是針對各種不利因素展開針對性的研究。第一，超常結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計能夠滿足建筑物正面不要設(shè)置永久縫的要求，實現(xiàn)其功能立面造型及重要的象征意義；第二，能夠克服變形縫設(shè)置可能引發(fā)的變形跟蹤性以及耐久性等方面產(chǎn)生的缺陷及問題；第三，可以有效避免變形縫間的結(jié)構(gòu)單元由于質(zhì)心和剛心不重合而造成的扭轉(zhuǎn)破壞效應(yīng)；第四，實現(xiàn)機電設(shè)備管線布局不受橫向及縱向位置的固定影響，克服布局不靈活的問題；第五，給人們的視覺帶來新的沖突及體現(xiàn)，是當前人們關(guān)注的重點表現(xiàn)形式。

2 超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計技術(shù)

2.1 設(shè)計技術(shù)措施

第一，設(shè)置一定數(shù)量寬度為0.8 m的后澆縫及寬度為2.0 m的加強帶，同時澆筑主體結(jié)構(gòu)及加強帶，等到結(jié)構(gòu)封頂完成之后的第二年春天或秋天較冷時再進行后澆縫澆筑。允許40 m以內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在空氣中暴露，具體施工階段，要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的單一長度必須滿足規(guī)范要求。第二，運用混凝土補償收縮技術(shù)，也就是按照一定比例將微膨脹劑摻和到混凝土中。建立起一定的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力，用以抵消其在收縮時所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，避免或減少構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的可能。第三，在剪力墻以及樓屋蓋梁板之間加強設(shè)置雙層雙向的配筋，并增加配置溫度應(yīng)力筋。第四，填充墻要運用預(yù)制好的保溫外墻板或是經(jīng)過構(gòu)造處理的砌體，進而保證建筑主體大部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是不會外露的，降低使用階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到溫度變化的影響。第五，基于預(yù)應(yīng)力筋對于構(gòu)件溫度變形的約束作用，在建筑主體結(jié)構(gòu)的首層樓板與頂部雙向布置無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，并按照規(guī)定要求施加預(yù)應(yīng)力。第六，在結(jié)構(gòu)屋頂增加保溫隔熱措施，降低溫度對結(jié)構(gòu)的影響。第七，盡可能避免結(jié)構(gòu)斷面突變引發(fā)的應(yīng)力集中。第八，加強圓孔邊、轉(zhuǎn)角等的構(gòu)造筋，避免圓孔或轉(zhuǎn)角受溫度影響收縮產(chǎn)生裂縫。第九，將復(fù)合纖維按照一定比例摻到混凝土中，提高基體的抗拉強度，避免原有基體缺陷造成的裂縫。

2.2 施工技術(shù)措施

第一，施工中要對混凝土原料的質(zhì)量以及技術(shù)指標進行嚴格控制，盡量減少粗細骨料中的含泥量，增加水泥磨細度。第二，當膨脹劑摻入量與混凝土強度等級矛盾時，在滿足泵送工藝相關(guān)要求下，盡可能降低混凝土水灰比,摻入一定量的減水劑，控制混凝土干縮量。第三，在混凝土入模、養(yǎng)護、終凝時全程降溫，減少水化熱及收縮。第四，混凝土振搗最好控制在5～15 s，泵送流態(tài)混凝土?xí)r依然要保持振搗狀態(tài)。第五，對于墻、梁板等構(gòu)件要進行分層散熱澆筑，并做好后期保濕養(yǎng)護。絕不能提前拆模，避免混凝土失水過早。第六，運用企口施工縫對混凝土進行施工縫處理，且要保證鑿毛被清理干凈。第七，地下室結(jié)構(gòu)側(cè)墻完成拆模后，要將符合要求的土體及時回填，避免墻體出現(xiàn)早期、中期裂縫。第八，跟進臨時保溫隔熱措施，防止結(jié)構(gòu)負載不利產(chǎn)生的裂縫。第九，主體結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)件連接要用鋼絲網(wǎng)加上砂漿過渡，避免出現(xiàn)非主體結(jié)構(gòu)方面的裂縫。

3 結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防與控制

以某獨立高檔商住樓工程為例，對結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防與控制措施進行介紹。該建筑地上28層，包括裙樓2層,地下建筑1層,總體建筑面積47 650 m2，其中主要部分建筑平面尺寸如圖1所示。

圖1 總平面圖

3.1 設(shè)計方面

第一，要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行合理布置，力求對稱、簡單、傳力明確。根據(jù)結(jié)構(gòu)進行平面長向布置的梁，要盡量依照貫通設(shè)計。如果不能進行貫通設(shè)計，也要運用墻柱進行過渡。孔洞單邊長度如果大于800 mm，不能開設(shè)在平面薄弱部位，實在無法避免時，在洞口周邊要進行封閉圈梁設(shè)置。第二，要對加強帶與后澆帶進行合理劃分。在適當位置還要加設(shè)加強帶，而塔樓只在連體樓層間設(shè)置加強帶?；谒桥c裙樓的荷重不同，變形在豎向方面的差異較大，所以要在塔樓封底完成后再封閉后澆帶。為優(yōu)化施工進度，加強帶及樓板混凝土可以同時澆筑施工。第三，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強度等級要進行合理設(shè)計。地下室側(cè)壁、底板、樓板等大面積超長結(jié)構(gòu)的設(shè)計，最好采用中、低等級強度的混凝土，但是不要超過C35。第四，薄弱部位構(gòu)件必須提高配筋率。建議采用螺紋鋼，間距100～150 mm。案例工程地下室1/3高度側(cè)壁范圍處的水平鋼筋要加密間距到100 mm，側(cè)邊梁配置6準20的腰筋，沿著樓板長向配置準12@100的雙層板筋。

3.2 材料與施工方面

首先，水泥要選用低水化熱的。連體部分混凝土優(yōu)選低水化熱礦渣水泥，與緩凝減水劑配合使用，混凝土入模溫度最好控制在25℃以下，盡量對現(xiàn)澆混凝土降低內(nèi)外溫差，減緩干縮速率，避免裂縫出現(xiàn)。其次，充分養(yǎng)護混凝土。澆筑混凝土完成后，12 h以內(nèi)必須進行覆蓋和澆水，及時做好養(yǎng)護工作。保證模板接縫處不會因失水導(dǎo)致干燥，為了順利拆模，在24 h候后微松開模板，繼續(xù)澆水養(yǎng)護到拆模，避免出現(xiàn)側(cè)壁或連體部分裂縫。最后，裂縫觀察。本工程從竣工到投入使用，通過定期回訪，未見地下室、塔樓連體部分等裂縫，也沒有接到用戶投訴。

4 結(jié)語

高層建筑鋼筋混凝土超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計至關(guān)重要。因此，當前高層建筑施工要嘗試綜合運用多種防裂技術(shù)，解決不同種類的超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計方面的裂縫控制問題。隨著科技的進步，各種新技術(shù)、新材料、新工藝不斷應(yīng)用到高層建筑工程實踐中，超長結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計的裂縫問題必然會不斷解決并得到行之有效的控制。

[1]趙倩,郭亞佩.建筑工程超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計分析[J].居業(yè),2016(5)：54-55.