超长结构裂缝控制探讨

[摘 要]阐述了超长结构裂缝的类型及其产生的机理，总结了近年来常用的控制裂缝的常用技术措施。

[关键词]超长结构，裂缝，后浇带，纤维混凝土。

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0332-01

随着建筑行业蓬勃发展，很多的建筑方案中出现了超长建筑，通常是将结构分成几块，按抗震规范的要求在中间设抗震缝。这种方法有些情况下会影响建筑功能的使用而难以采用，这就要求采用超长结构。超长结构的主要问题就结构裂缝，不同裂缝产生的机理各不相同，我们要根据不同裂缝类型，采用不同的技术措施，这样才能取得最好的效果。

1 裂缝产生原因：

一般来说， 超长结构裂缝产生的主要原因有三种：

a.干缩裂缝，它主要是因为湿度变化（包括失水干缩、自身收缩、塑性收缩） 引起

b.温度裂缝，它主要是因为温度变化（包括混凝土水化热、气温） 引起

c.荷载裂缝，它主要是因为结构受力变形或基础不均匀沉降引起

荷载裂缝可以通过结构设计计算和限制结构变形来控制，如加大配筋或采用专门的预应力措施。

2.不同的裂缝产生机理，应采用不同的应对措施。

2.1 控制超长结构干缩裂缝的有效措施有：

2.1.1混凝土浇筑采用后浇带分段施工

后浇带通常每30～40m设置一道，宽度800～1000m，一般钢筋贯通不切断，切要配置适量的加强钢筋，待后浇带两侧混凝土浇筑万28d后，将两侧的混凝土表面凿毛，再浇筑高一级的混凝土（膨胀混凝土）。后浇带做法：宜布置在梁、板剪力较小的跨度中间范围内，且配置适量的加强钢筋。

2.1.2设置膨胀加强带

所谓补偿收缩混凝土是指在混凝土拌制过程中掺入一定量的膨胀剂，使混凝土在钢筋或邻位限制下， 膨胀做功产生预压应力，它可抵消部分或全部限制收缩所产生的拉应力，使结构不裂。

膨胀加强带的设置如下：膨胀加强带一般位于收缩应力最大的板和边墙中央，其宽度为3m，膨胀加强带两侧架设密孔铁丝网，目的是为防止两侧混凝土流入加强带。施工时，膨胀加强带外侧用小膨胀混凝土（掺ZY膨胀剂10% ） ；浇筑到膨胀加强带时，改用大膨胀混凝土（掺ZY膨胀剂12% ） ；到膨胀加强带另一侧时，又改为小膨胀混凝土浇筑。如此循环下去，可连续浇筑150m超长混凝土结构。

2.1.3采用膨胀剂补偿收缩混凝土（UEA）。

在普通混凝土中加入一定比例的微膨胀剂后，混凝土在水化过程中会产生适量膨胀，这时混凝土中的钢筋会对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力，同时混凝土中就产生相应的预压应力：

=μ・Es・ （1）

式中：μ ―――混凝土的配筋率（%）

Es ―――钢筋的弹性模量（MPa）

―――混凝土的限制膨胀率（%）

一般来说，普通混凝土在空气中产生的总收缩值为4～6×10-4，而混凝土的极限拉伸值为1～2×10-4。由式（1）可见，与成正比关系，而限制膨胀率可以通过调整外加剂的掺量来控制。根据补偿收缩混凝土的技术要求，混凝土在湿养期间，它产生的限制膨胀率应大于1.5×10-4，一般为2～4×10-4，相应的预压应力为0.2MPa～0.7MPa，这一预压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝范围内（小于0.1mm）。

2.1.4杜拉纤维混凝土的应用

在温差及荷载剧烈变化条件下，若无法采取有效的保温措施，要防止混凝土结构出现微裂缝并达到楼板防渗漏功能，可采用杜拉纤维混凝土。

杜拉纤维（DURAFIBER），即聚丙烯束状单丝纤维，以其良好的可分散性可均匀分布于混凝土中，可以有效地缓冲混凝土塑性收缩、温度收缩等收缩效应，明显改善混凝土抗裂抗渗性能。这是因为：掺入少量的杜拉纤维之后，在混凝土内部形成三维交错的支撑网络。由于聚丙烯纤维的弹性模量高于早期塑性的水泥基材，并且由于聚丙烯的直径较细，纤维间距较小，因此具有明显的阻裂效应，有效地抑制了混凝土的塑性收缩开裂。同时，随着龄期增长，混凝土的拉压比逐渐减小，脆性不断增加。掺入低体积率的微细聚丙烯纤维，可有效改良混凝土的硬脆性，它不仅不影响混凝土的搅拌工艺，反而有助于提高混凝土的粘聚性和抗泌水性，因此也有利于混凝土工作性能的改良。其推荐掺量为：每立方米混凝土掺0.9。

2.1.5在建筑物顶部设置音叉式变形缝

较长的框架或剪力墙结构体系，可在顶部一、二曾范围内设置音叉式伸缩缝，将屋盖分成几段以使应变得到释放，可有效地防止屋顶墙体及结构的温度裂缝。

2.1.6控制现浇板的混凝土强度等级

浇板的混凝土强度等级不宜太高，在满足承载力和防水要求的条件下，宜在C35以下选用。混凝土强度等级高，水泥用量多，硬化过程中水化热高，收缩大，容易引起裂缝。特别是对厚大体积混凝土，这种现象更加明显。

2.2 减小混凝土温度变化的有效措施

2.2.1加强保温隔热措施

建筑设计中的保温隔热构造措施得当，可以使建筑内部结构的温度变化幅度远小于外部的变化幅度。重点是要加强外墙立面和屋面的保温隔热设计。

2.2.2解除约束，设置滑移层或活动滚轴支座

滑移层可由砂层、油毡等组成。滚轴支座用于直接暴露于外界的超长屋顶板下，在它的支撑下，屋面板可以自由伸展，可极大的减少裂缝。

2.2.3减小结构底层的抗侧刚度，如适量加大底层高度

3.用抗力减小混凝土裂缝的综合措施

在混凝土的干缩和冷缩约束产生拉应力的较大部位，加强局部配筋或改变配筋方式控制裂缝，保证出现的裂缝较为均匀，宽度可以小到不影响观瞻，避免钢筋锈蚀。

3.1超长结构楼层板及屋面板配筋，除满足计算要求外，均增配0.2%的温度构造钢筋，并加大底部几层楼板板厚。抗温度、收缩钢筋宜采用直径细而间距密的方法配置，间距不宜大于100mm，可利用板内原有的钢筋贯通布置，也可另外设置构造钢筋网，并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构件中锚固。有受力钢筋处，实配钢筋应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。

3.2框架梁及所有现浇梁。当梁腹板高度≥450mm时，均应设置腰筋，腰筋宜细而密，间距不应大于200mm，每侧腰筋的截面不应小于扣除板的厚度以后梁截面的0.1%。

3.3剪力墙结构不宜超长。为控制温差和干缩引起的竖向裂缝，剪力墙中水平分布钢筋的配筋率宜在0.4%～0.6%，并采用带肋钢筋，钢筋间距不宜大于150mm，采取细而密的配筋原则。由于墙体受底板或楼板的约束较大，混凝土胀缩不一致，宜在墙体中部1m 范围内，将水平筋的间距加密为100mm，形成一道“水平暗梁”，以平衡收缩应力。剪力墙的首层及屋顶层水平分布钢筋，应按相应抗震等级的加强部位要求进行配筋。

3.4柱子与剪力墙连在一起时，由于柱子的截面和配筋率都比墙体大得多，相连部位出现过大的应力集中而开裂。为了分散应力，应该在此处增加水平筋φ8～φ10@200，长度1000mm，200mm 插入柱中，800mm 插入墙体中。

3.5楼板变截面部位（如楼梯口、电梯井或天井等） ，由于截面突变，在洞口周围相连部位出现较大的应力集中而开裂。为分散应力，应增加洞口周圈楼板的厚度并采用双层双向配筋。楼板开洞处，孔洞周边设置加强钢筋并设护边角钢等。楼板转角部位也会出现应力集中，为分散应力应在此处增配放射状钢筋（φ10@150或φ12@200）或钢筋网片。

4.结语

超长结构裂缝控制技术已日趋成熟，通过对裂缝产生机理的分析以及对应措施的探讨，使我们在具体的工程应用中有一种整体的思路，便于迅速采用合理的技术措施。

参考文献

[1] 王铁梦，《工程结构裂缝控制》，中国建筑工业出版社，1997.

[2] 杨超，浅谈超长结构无缝设计应用，《建筑与装饰》2008年1月中旬刊.