【摘要】：本文對超長建筑結(jié)構(gòu)在砼正常使用情況下的收縮和溫度應變進行了計算分析；對超長建筑地下室后澆帶或設縫間距和砼正常使用情況下的應力進行分析計算，為設計提供較簡潔的分析方法。并結(jié)合工程設計實際經(jīng)驗，例舉了應用砼膨脹劑等外加劑獲得超長建筑無縫設計成功的案例，總結(jié)了超長結(jié)構(gòu)設計應注意的設計要點；對砼后澆帶、膨脹加強帶的措施進行了歸納。
【關鍵詞】：超長建筑；超長地下室；結(jié)構(gòu)計算；無縫設計；設計要點
1、 引言
隨著我國全面向小康社會邁進，建筑業(yè)也進新一輪穩(wěn)步的發(fā)展階段；房屋建筑的形式更 趨復雜和多樣化，建筑面積和體量也越做越大，出現(xiàn)了許多超過規(guī)范規(guī)定的超長建筑。超長 建筑給建筑結(jié)構(gòu)設計、施工等都提出了技術難題，如何解決好，是我們技術人員面臨巨大的挑戰(zhàn)，已成為當前工程界迫切需要解決的重大技術問題。為了解決這個問題，上個世紀 90 年代中期開始各大設計研究機構(gòu)進行了多種研究和嘗試并取得了較多的成功，各項措施應用取得較滿意的效果。為了便于推廣，我在此作一些歸納總結(jié)。
2 、結(jié)構(gòu)計算與分析
由于砼并非是一種理想的均質(zhì)材料，所以砼的收縮的因素是很多的，主要有砼自身材料強度與
含鋼量、施工及養(yǎng)護條件、使用情況與環(huán)境等有關，假設砼建筑長度為 149m， 普通砼的極限收
看來在超長砼結(jié)構(gòu)在開始時的砼收縮和溫度應變都是很大的，當然如果考慮砼收縮的非線性和溫度的內(nèi)外梯度變化，總收縮量可以打一定的折扣，但對一般的建筑而言還是無法克服的，所以必須采取措施來彌補砼的收縮和溫度應力。
近年來砼進步的一大標志是外加劑的發(fā)展，特別是膨脹劑的廣泛采用，使超長結(jié)構(gòu)設計變成可能，接下來進行一些理論計算，在采用添加膨脹劑后，砼膨脹量在期齡14天時。
根據(jù)以上初步計算可以看出加入膨脹劑等外加劑，可以補償砼收縮和溫度應力引起的應變，或者讓砼產(chǎn)生膨脹應力緩解和克服砼收縮及徐變和溫度應力引起收縮。
根據(jù)《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》〔1〕和《超長地下室砼結(jié)構(gòu)裂縫控制設計》〔2〕中的計算公式進行地下室砼內(nèi)應力計算和設置縫后澆帶（或縫）的長度計算可得：
一般側(cè)墻比底板薄，溫度差計算很小， Lmax應比底板大。通過計算可以看到一般地下室設后澆帶或縫的間距是 40～50 米，如果是樁基礎間距取小值，對天然筏板基礎取大值，當然另外還要綜合其他因素決定后澆帶的間距。
通過計算可以看到只要所得的拉應力（或最大約束應變）≤結(jié)構(gòu)材料的抗拉強度（極限拉伸）就可以保證結(jié)構(gòu)不會開裂，任意長度的無縫工程也可以實現(xiàn)；一般超長地下室在正常使用階段是能夠滿足要求的。主要還是解決施工階段的問題；對于上部結(jié)構(gòu)由于溫差變化較大，對超長結(jié)構(gòu)應分別處理；下面結(jié)合工程實例進行分析。
3 、工程設計要點
3.1 抗與放的裂縫控制原則
在超長結(jié)構(gòu)工程設計中，根據(jù)溫度應力與長度非線性關系，應用“抗與放”原則，采用超長結(jié)構(gòu)有條件地連續(xù)澆筑；在許多工作情況下，我們更適合采用“抗放兼施”的方法，使結(jié)構(gòu)既不產(chǎn)生很大的變位，又不產(chǎn)生很大的應力，確保承載力的極限狀態(tài)，又滿足使用極限狀態(tài)。這一原則與一方面提高結(jié)構(gòu)的抗力，另一方面降低外來的作用力原則是一致的；可以看到只要材料的強度超過最大約束應力 R≥螵�max 或結(jié)構(gòu)材料的極限拉伸大于最大約束拉變形濯 p≥濯�max 就可以保證結(jié)構(gòu)不會開裂，任意長度的無縫工程也可以實現(xiàn)；如無縫路面、無縫廠房，無縫設備基礎等。具體地講：根據(jù)砼的特性，在早期設后澆帶（或膨脹帶），使砼的早期收縮和應力得到自由的釋放，在砼收縮相對穩(wěn)定后再用膨脹砼連接起來，同時對于超長結(jié)構(gòu)添加外加劑（膨脹劑、纖維等）改善砼抗裂性能，增加砼的配筋量等措施，確保結(jié)構(gòu)處于裂縫控制范圍內(nèi)。
3.2 合理的結(jié)構(gòu)布置和設計
�。�1） 合理的平面和立面設計，平面布置規(guī)則整齊，避免截面的突變，立面體形無特變從而減少約束應力，可采用“抗”的方法進行無縫設計，否則采用“放”的方法即設置伸縮縫；
（2）合理布置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距；在受力、應變大的和變截面處加強分布鋼筋；
�。�3）避免用高強砼，盡可能選用中低強度砼，采用60天或90 天強度；在砼中摻入 8～12%的膨
脹劑（可等量替代膠凝材料），或添加其他有效的外加劑；
�。�4）采用滑動層來減小基礎的約束。
3.3 施工方面用保溫隔熱法對砼進行養(yǎng)護；控制砼的降溫速度；用草袋和塑料薄膜進行保溫和保濕；用后澆帶減小溫度收縮。
3.4 后澆帶設計要點
3.4.1后澆帶的設置在砼收縮應力發(fā)生的最大部位，一般設于長度方向的中間位置，或間距是 4.0～50 米，根據(jù)平面布置結(jié)構(gòu)受力等進行布置，另外還要綜合其他因素決定后澆帶的間距。
3.4.2后澆帶的寬度對約束拉力笥忻饗緣撓跋歟磯仍醬螅蝮越小。因此，只要條件允許應將后澆帶寬度盡量取得大些，一般取 800～1200mm。
3.4.3后澆帶的位置設置在結(jié)構(gòu)受力最小處，一般布置在跨度的 1/3 處，將地梁腹縱向鋼筋和梁頂鋼筋盡量截斷（因為這些鋼筋可以進行搭接或焊接處理），只保留梁底鋼筋連續(xù)貫通，以使拉力減少至最低。（其他梁則相反）。
3.4.4后澆帶砼的設計強度應比相鄰的非加強帶砼提高 5MPa，從而提高后澆帶砼的抗拉強度，并且提高其膨脹劑摻量，一般提高到12～15%從而提高最易開裂部位的砼膨脹率，消除該部位砼的拉應力，避免砼開裂。
3.5 膨脹加強帶設計要點
3.5.1膨脹加強帶要求設置在砼收縮應力發(fā)生的最大部位，一般設于長度方向的中間位置間距是 40～50 米，根據(jù)平面布置結(jié)構(gòu)受力等一般布置在房屋的中間或在后澆帶間距大于50 米時的中間。
3.5.2膨脹加強帶砼的設計強度應比相鄰的非膨脹加強帶砼提高 5MPa，從而提高膨脹加強帶砼的抗拉強度，并且提高其膨脹劑摻量，一般提高到 12～15%從而提高最易開裂部位的砼膨脹率，消除該部位砼的拉應力，避免砼開裂。
3.5.3膨脹加強帶的做法：膨脹加強帶寬 2m 左右，帶的兩側(cè)布置 5 �L網(wǎng)格 15*15mm鋼絲網(wǎng)，將帶內(nèi)砼與帶外分隔開；膨脹加強帶內(nèi)增設 10～15%水平溫度鋼筋，并均勻布置在上下層鋼筋上，兩端各伸出膨脹帶 LaE，并固定在上下層（或內(nèi)外層） 鋼筋上。
結(jié)語
由于影響砼開裂的因素還有很多，本文限于篇幅不一一列舉說明了，在超長結(jié)構(gòu)設計時要根 據(jù)實際情況，“抗放結(jié)合”、重點突出抓住主要因素、因地制宜靈活應用砼后澆帶膨脹帶和 伸縮縫，設計和建造出更多更好的超長建筑。
【參考文獻】
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[2]陸少連，建筑結(jié)構(gòu)，2001（5）
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