超长钢筋混凝土结构不设缝设计探析

摘要：超长钢筋混凝土结构的应用日趋广泛，该结构的裂缝问题也越来越受到重视。带裂缝工作，会严重影响混凝土结构的可靠性。本文分析了超长钢筋混凝土结构产生裂缝的原因，提出了两种无缝设计的方法，并给出了具体应用实例。

关键词：超长钢筋混凝土结构产生裂缝原因无缝设计工程应用

中图分类号： TU375 文献标识码： A 文章编号：

随着建筑行业的迅猛发展，超长钢筋混凝土结构的应用越来越多。由于各方面的因素，超长钢筋混凝土结构常出现裂缝。混凝土裂缝会严重影响混凝土结构的可靠性。

一、产生裂缝的原因

随着经济的高速发展，我国的建筑业也随之有着日新月异的发展。同时，随着技术水平的进步，超长钢筋混凝土结构也越来越多的被应用到各种类型的建筑中。但是随之而来的超长钢筋混凝土结构裂缝问题也逐渐严重，裂缝问题绝对不能忽视，它会带来一系列的问题：轻则产生细小裂缝，影响建筑物的美观，出现漏水渗水的问题，重则可能会发展成为大的裂缝，甚至会影响建筑物的整体稳定性，可能会导致建筑物的坍塌。

引起超长钢筋混凝土结构裂缝的原因主要有：

（一）由温度原因产生的裂缝

物质普遍具有热胀冷缩的性质，尤其是在混凝土结构中，热胀冷缩表现的尤为明显。当外界温度发生变化时，混凝土结构会产生变形。这是因为混凝土中有多种物质，每种物质随着温度变化的程度也不一样。这个变形就会对混凝土结构产生一种作用力，当这种作用力的强度大于混凝土结构本身的抗拉强度时，就会挣脱混凝土的拉力，产生裂缝。在建筑工程中，这种裂缝是比较常见的。这种裂缝的特点大多出现在建筑表面，因为在表面的温度变化是最大的。相应的，这种裂缝就比较浅，只发生在建筑表面，很少会出现在建筑体的深处。

（二）由沉陷原因产生的裂缝

近年来，经常会听到地基变形或者塌陷引起的建筑事故。一方面是存在工程问题，即在设计施工时就存在问题，另一方面是地下水的严重被透支以及环境恶化造成的影响。其实，地基沉陷引起的大的建筑事故被人们注意到了，更多的时候，地基引起的是严重的裂缝。

当地基出现沉陷（尤其是沉陷不均匀的时候），建筑的结构被强迫产生变形，导致结构物中部件与部件之间产生相互的作用力，从而使结构构件之间开裂。并且，更严重的是，地基的沉陷会不断发展，这就导致裂缝会进一步扩大。由于地基沉陷产生的变形一般比较严重，作用力也比较大，此时产生的裂缝宽度都比较大，一般是45度。并且，出现裂缝就经常会具有贯穿性。

（三）由材料原因所引起的裂缝

1.在选取骨料时，骨料的颗粒越小，那针片的含量就越大。混凝土结构中，灰所占的比重越大，就会增多水的含量，那么热胀冷缩引起的收缩量就越大，越容易引起裂缝。

2.含泥量的增大，也会造成混凝土的收缩量的增大。粗细料的大小差别太大，就会引起颗粒集配不良好，这样也容易增大混凝土的热胀冷缩，产生裂缝。

3.一些添加剂，掺合料的选择不恰当，或者添加的量不恰当，也会增加混凝土的收缩。

4. 水泥的品种原因也是一个重要原因。常见的水泥品种主要有矿渣硅酸水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矾土水泥、快硬水泥等。这些水泥之所以不同，主要是因为结构成分物质含量的不同。这就要求工程师在设计时，根据不同的具体建筑、外景环境、承担压力等实际情况来选择合适的水泥品种。

5.水泥的等级及混凝土的强度等级也会对是否产生裂缝带来影响。水泥等级、细度对混凝土裂缝影响很大。混凝土的强度等级越高，混凝土就越脆，越容易开裂，出现缝隙。

二、超长钢筋混凝土结构不设缝设计方法研究

为了保证使用超长钢筋混凝土结构的建筑的安全性可靠性，超长钢筋混凝土结构不应当出现裂缝，对超长钢筋混凝土结构不设缝设计一般可以采取两种方案：预应力混凝土和补偿收缩混凝土（微膨胀混凝土），本文就这两个方案进行了深入的研究和比较。

（一）补偿收缩混凝土（微膨胀混凝土）在不设缝设计中的应用

以前通常使用后浇带的方式来预防裂缝。即混凝土结构建成之后，再在容易产生裂缝的地方浇上一些特殊材质防止开裂。这种方法有着先天的弊病：例如无法避免渗水问题、延长工期，增加成本。在这种情况下，微膨胀混凝土技术就被提了出来。

基于微膨胀混凝土的超长钢筋混凝土结构不设缝设计可以减小冷缩和干缩对结构的影响，提高了结构的性能。在设计过程中，要求微膨胀混凝土各配料的比例要严格计算，施工时要对混凝土进行保养，结构混凝土在3～14d内膨胀性能可以得到有效发挥。在温度降低时，混凝土就在热胀冷缩的作用下开始收缩。

（二）预应力混凝土在不设缝设计中的应用

微膨胀混凝土的应用可以抵消超长钢筋混凝土结构的热胀冷缩带来的影响，有效的减少了出现裂缝的可能。但是，在后期温度稳定后再出现裂缝的情况，微膨胀混凝土就无计可施了。在这种情况下，在不设缝的设计中就考虑到了预应力混凝土。

三、超长钢筋混凝土结构不设缝设计的工程实例

某公司一期项目办公大楼的纵向长度为100米，横向长度为50米，其柱网的规格为10×10米。该建筑物的主体为两层，局部建筑为3层，整栋建筑物的楼面荷载为4.0kN/m2,屋面的荷载为2.0 kN/m2,纵向梁之间的间距为2.5米，纵向梁的截面尺寸为750×300毫米，其简易计算图如图1所示。

图1 纵向梁的简易计算图

A=100×2200+750×300=4.45×105mm2

Y=(700×100×2200+375×750×300)/ 4.45×105=535.7mm

Y的最终取值为535 mm

本建筑中的预应力筋总长度L为100、50毫米，它表现为两端开拉，混凝土的强度为C40。利用ψj15的松弛度较低强度较高的钢铰线，其fptk为1860兆帕，摩擦系数k为0.004，u为0.12，张拉的控制应力为0.7，fptk为1300N/mm2，弹性模量Eps为1.95x105 N/mm2，Ap为139.98mm2。

（1）钢筋内缩引起的损失以及张拉端锚具变形为19.4N/mm2。

（2）孔道壁与预应力筋之间的摩擦损失为236.8N/mm2。

（3）预应力钢筋中的松弛应力损失为32.5N/mm2。

（4）建筑结构的总损失值为975.4 N/mm2，平均损失值为1.2273N/mm2。

在对建筑结构进行实际设计的过程中，由于边梁的截面面积相对较小，因此最好选择3―ψj15的松弛度较低，强度较高的钢铰线。

四、总结

本文探讨了超长钢筋混凝土结构不设缝设计的两种方法，从分析的结果中我们可以发现，微膨胀的混凝土可以对温差引起的拉压力以及早期收缩进行补偿。随着工程师们的研究不断深入，必定会有更多新方法被不断提出。

参考文献：

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