吳穎

【摘要】以長沙某經(jīng)開區(qū)超長結(jié)構(gòu)廠房為實際工程背景，采用有限元計算方法對整體結(jié)構(gòu)溫差效應(yīng)進(jìn)行了計算分析;通過結(jié)合對溫差應(yīng)力的計算與超長結(jié)構(gòu)常規(guī)溫度裂縫的控制方法，以期對往后量大面廣的超長結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

【關(guān)鍵詞】超長結(jié)構(gòu);溫度應(yīng)力;后澆帶;膨脹帶

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、工程概況

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)類建筑功能的實際需求和結(jié)構(gòu)設(shè)計的日益復(fù)雜，200～300m的超長結(jié)構(gòu)層出不窮，而目前國內(nèi)的設(shè)計規(guī)范并未對溫度作用的計算方法并未予以明確，通常都是采用構(gòu)造措施、施工措施、材料措施等加以控制。

本文以長沙某經(jīng)開區(qū)多層標(biāo)準(zhǔn)廠房為工程背景，對其溫差效應(yīng)進(jìn)行了計算分析。該廠房結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，長度為198.0m，寬度為81.6m，由于工藝需求不設(shè)結(jié)構(gòu)縫，樓蓋采用X向單向板布置，計算軟件為YJK 2.0.3。

2、結(jié)構(gòu)溫差效應(yīng)的計算分析

2.1參數(shù)設(shè)置

結(jié)合長沙地區(qū)的氣候條件及以往類似工程的相關(guān)經(jīng)驗將整樓溫差設(shè)置為±25°;根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，降溫工況下的變形與混凝土收縮時的變形是一致的，二者疊加之后對混凝土的開裂更為不利，故本文中主要分析降溫工況下應(yīng)力的分布情況;同時，在YJK 2.0.3前處理中將全樓樓蓋均定義為彈性板6，且整個計算過程只考慮溫度作用下的單工況，而不考慮其余恒活荷載及整體結(jié)構(gòu)的自重。

2.2結(jié)果分析

降溫單工況下，二三層樓板X、Y向溫度應(yīng)力分布云圖見圖1～4，由圖可知，二層樓蓋X向溫度應(yīng)力呈中間大，兩側(cè)小的趨勢，中間區(qū)域最大溫度應(yīng)力達(dá)到了1.0～1.5N/mm2。同時，在樓梯間與設(shè)備井道開洞區(qū)域由于應(yīng)力集中的影響，溫度應(yīng)力進(jìn)一步增加。二層樓蓋Y向長度較短，其溫度應(yīng)力較X向更小，數(shù)值大概在0.2～0.5N/mm2的范圍之間分布且呈現(xiàn)出更均勻的趨勢。三層樓蓋的溫度應(yīng)力分布情況，與二層基本相同，但數(shù)值大幅降低。其中，X向中間區(qū)域溫度應(yīng)力大概在0.1～0.2N/mm2范圍之間，Y向較之更小。分析其原因，大概是由于隨著樓層高度的增加，框架柱對整體樓蓋的約束會越小，則樓蓋的溫度應(yīng)力也就會越小。限于文章篇幅的限制，未對四層及屋面層的溫度應(yīng)力分布云圖列于文中，通過計算得到的結(jié)論是到屋面層降溫工況下溫度應(yīng)力幾乎為0，而這與上述原因分析中溫度應(yīng)力的變化趨勢是一致的。通過對以上溫度應(yīng)力的分析，后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中可根據(jù)溫度應(yīng)力的分布情況配置相應(yīng)的溫度鋼筋，考慮到該結(jié)構(gòu)X、Y雙向均超長，樓蓋中的板鋼筋采用雙層雙向的布置。

3、構(gòu)造措施及施工手段

本工程設(shè)計時，除了在溫差效應(yīng)計算分析的基礎(chǔ)上附加了溫度鋼筋外，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范及相關(guān)文獻(xiàn)的研究結(jié)果，還應(yīng)該采取以下的構(gòu)造措施及施工手段：

（1）設(shè)置施工后澆帶，后澆帶的間距宜為50m左右，各后澆帶之間也可適當(dāng)增設(shè)一定數(shù)量膨脹加強帶。后澆帶應(yīng)在結(jié)構(gòu)封頂后2月左右封閉，封閉時應(yīng)將混凝土表面鑿毛，再采用高一等級的混凝土澆筑。

（2）建筑物的端部、樓梯間及開洞區(qū)域在做建筑地面時可增設(shè)部分鋼筋網(wǎng)片抗裂，同時適當(dāng)加密梁中的抗扭鋼筋與腰筋。

（3）采用水化熱較低且凝固時間長的水泥，同時還可以摻加緩凝劑、減水劑以用來降低水化熱，減少水泥用量和水灰比。

（4）施工期間應(yīng)采用合理的施工組織設(shè)計，如采用跳倉法工藝施工，同時也應(yīng)加強混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。根據(jù)以往經(jīng)驗可知，施工措施是重中之重，養(yǎng)護(hù)和溫度控制是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

結(jié)語：

在超長結(jié)構(gòu)設(shè)計中溫度裂縫是常見的施工質(zhì)量通病，應(yīng)引起設(shè)計及施工單位的重視。通常對溫度應(yīng)力的控制，會從多方面考慮。設(shè)計階段應(yīng)選用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行溫差應(yīng)力計算，合理配置溫度鋼筋。同時，還應(yīng)合理布置后澆帶及膨脹加強帶，這是避免收縮裂縫的有效措施。施工階段應(yīng)選用低水化熱的混凝土材料，制定嚴(yán)格的溫度控制專項施工方案。