超长建筑及地下室结构设计要点

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1、超长建筑及地下室结构设计要点　　【摘要】：本文对超长建筑结构在砼正常使用情况下的收缩和温度应变进行了计算分析；对超长建筑地下室后浇带或设缝间距和砼正常使用情况下的应力进行分析计算，为设计提供较简洁的分析方法。并结合工程设计实际经验，例举了应用砼膨胀剂等外加剂获得超长建筑无缝设计成功的案例，总结了超长结构设计应注意的设计要点；对砼后浇带、膨胀加强带的措施进行了归纳。　　【关键词】：超长建筑；超长地下室；结构计算；无缝设计；设计要点　　随着我国全面向小康社会迈进，建筑业也进新一轮稳步的发展阶段；房屋建筑的形式更趋复杂和多样化，建筑面积和体量也越做越大，出现了许多超过

2、规范规定的超长建筑。超长建筑给建筑结构设计、施工等都提出了技术难题，如何解决好，是我们技术人员面临巨大的挑战，已成为当前工程界迫切需要解决的重大技术问题。为了解决这个问题，上个世纪90年代中期开始各大设计研究机构进行了多种研究和尝试并取得了较多的成功，各项措施应用取得较满意的效果。为了便于推广，我在此作一些归纳总结。　　由于砼并非是一种理想的均质材料，所以砼的收缩的因素是很多的，主要有砼自身材料强度与　　含钢量、施工及养护条件、使用情况与环境等有关，假设砼建筑长度为149m，普通砼的极限收　　看来在超长砼结构在开始时的砼收缩和温度应变都是很大的，当然如果考虑砼收

3、缩的非线性和温度的内外梯度变化，总收缩量可以打一定的折扣，但对一般的建筑而言还是无法克服的，所以必须采取措施来弥补砼的收缩和温度应力。　　近年来砼进步的一大标志是外加剂的发展，特别是膨胀剂的广泛采用，使超长结构设计变成可能，接下来进行一些理论计算，在采用添加膨胀剂后，砼膨胀量在期龄14天时。　　根据以上初步计算可以看出加入膨胀剂等外加剂，可以补偿砼收缩和温度应力引起的应变，或者让砼产生膨胀应力缓解和克服砼收缩及徐变和温度应力引起收缩。　　根据《工程结构裂缝控制》〔1〕和《超长地下室砼结构裂缝控制设计》〔2〕中的计算公式进行地下室砼内应力计算和设置缝后浇带的长度计

4、算可得：　　一般侧墙比底板薄，温度差计算很小，Lmax应比底板大。通过计算可以看到一般地下室设后浇带或缝的间距是40～50米，如果是桩基础间距取小值，对天然筏板基础取大值，当然另外还要综合其他因素决定后浇带的间距。　　通过计算可以看到只要所得的拉应力≤结构材料的抗拉强度就可以保证结构不会开裂，任意长度的无缝工程也可以实现；一般超长地下室在正常使用阶段是能够满足要求的。主要还是解决施工阶段的问题；对于上部结构由于温差变化较大，对超长结构应分别处理；下面结合工程实例进行分析。　　抗与放的裂缝控制原则　　在超长结构工程设计中，根据温度应力与长度非线性关系，应用“抗与放

5、”原则，采用超长结构有条件地连续浇筑；在许多工作情况下，我们更适合采用“抗放兼施”的方法，使结构既不产生很大的变位，又不产生很大的应力，确保承载力的极限状态，又满足使用极限状态。这一原则与一方面提高结构的抗力，另一方面降低外来的作用力原则是一致的；可以看到只要材料的强度超过最大约束应力R≥螵�max或结构材料的极限拉伸大于最大约束拉变形濯p≥濯�max就可以保证结构不会开裂，任意长度的无缝工程也可以实现；如无缝路面、无缝厂房，无缝设备基础等。具体地讲：根据砼的特性，在早期设后浇带，使砼的早期收缩和应力得到自由的释放，在砼收缩相对稳定后再用膨胀砼连接起来，同时对于

6、超长结构添加外加剂改善砼抗裂性能，增加砼的配筋量等措施，确保结构处于裂缝控制范围内。　　合理的结构布置和设计　　合理的平面和立面设计，平面布置规则整齐，避免截面的突变，立面体形无特变从而减少约束应力，可采用“抗”的方法进行无缝设计，否则采用“放”的方法即设置伸缩缝；　　合理布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距；在受力、应变大的和变截面处加强分布钢筋；　　避免用高强砼，尽可能选用中低强度砼，采用60天或90天强度；在砼中掺入8～12%的膨　　胀剂，或添加其他有效的外加剂；　　采用滑动层来减小基础的约束。　　施工方面用保温隔热法对砼进行养护；控制砼的降温速度；用草袋

7、和塑料薄膜进行保温和保湿；用后浇带减小温度收缩。　　后浇带设计要点　　后浇带的设置在砼收缩应力发生的最大部位，一般设于长度方向的中间位置，或间距是～50米，根据平面布置结构受力等进行布置，另外还要综合其他因素决定后浇带的间距。　　后浇带的宽度对约束拉力笥忻飨缘挠跋欤矶仍酱螅蝮越小。因此，只要条件允许应将后浇带宽度尽量取得大些，一般取800～1200mm。　　后浇带的位置设置在结构受力最小处，一般布置在跨度的1/3处，将地梁腹纵向钢筋和梁顶钢筋尽量截断，只保留梁底钢筋连续贯通，以使拉力减少至最低。。　　后浇带砼的设计强度应比相邻的非加强带砼提高5MPa，从而提高后

8、浇带砼的抗拉强度，并且提