防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫的設計建議

建筑工程中，混凝土結構的裂縫較為普遍，裂縫的類型也很多，但按成因基本可歸結為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。其中由混凝土收縮和溫度變形引起的收縮裂縫和溫度裂縫以及由這兩種變形共同引起的溫度收縮裂縫則是蘭州地區(qū)實際工程中最常見的裂縫。隨著建筑向大型化和多功能發(fā)展，超長（即超過溫度伸縮縫間距）高層或大柱網建筑不斷出現，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應用，使超長混凝土結構易出現的溫度收縮裂縫有逐漸增多的趨勢。雖然這類裂縫屬非結構性裂縫，一般不致影響構件承載力和結構安全，但卻會影響結構的耐久性和整體性。同時也會給使用者感官和心理上造成不良影響。另外由于我國幅員遼闊，不同地區(qū)氣候環(huán)境、溫濕度差異很大，現行規(guī)范對防止和減輕溫度收縮裂縫的設計措施制定的較為原則和局限。因此不少設計人員較重視強度設計，而不太認真考慮抗裂的構造措施。這樣一旦出現裂縫不僅影響工程質量，同時在進入住房商品化，質量糾紛日趨增多的今天也不利于保護自己。
　　基于以上原因，筆者感到有必要結合蘭州地區(qū)溫差大，氣候干燥這一地區(qū)特點，根據多年的工程設計實踐和體會，對防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫的設計措施提出一些建議，供設計人員參考并能有所啟發(fā)。

　　2溫度收縮裂縫的基本特點

混凝土在結硬的過程中發(fā)生收縮，溫度變化時會熱脹冷縮，當這兩種變形受到約束后，在結構內部就會產生收縮應力和溫度應力，這兩種應力分別超過混凝土抗拉強度時就會導致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。超長混凝土結構中較多見的是在收縮應力和溫度應力共同作用下所產生的溫度收縮裂縫。要分析溫度收縮裂縫的基本特點，首先應掌握收縮和溫度變形的一些基本概念。

　　2.1收縮變形的特性及影響因素：

　　一般混凝土最終收縮應變約3～5×10-4，其特點是早期收縮快，半年可完成第一年收縮量的80～90%，一年后仍發(fā)展但已不明顯。其影響因素主要有混凝土強度等級，水泥品種，水灰比，坍落度，養(yǎng)護（保溫，保濕）和體表比。

　　2.2溫度變形的特性及影響因素：

　　混凝土溫度線脹系數一般為1.0×10-5/C°，其變形隨溫差而變化，一般發(fā)生在混凝土結硬一直到房屋使用期間。其影響因素有季節(jié)溫差，內外溫差和日照溫差。

　　2.3溫度收縮裂縫的基本特點：

　　⑴該裂縫由收縮和溫度變形共同產生，其分布一般為收縮和溫度兩種裂縫的組合，隨環(huán)境濕度和溫度而變化，隨時間而發(fā)展，裂縫的開裂和危害程度往往較單一的收縮或溫度裂縫嚴重。

　　⑵根據具體工程裂縫出現的時間、發(fā)展與變化、以及分布、形狀、尺寸等特征。一般可分為以收縮變形為主或以溫度變形為主，實際工程中較常見的是以收縮變形為主的溫度收縮裂縫，一般發(fā)生在混凝土澆筑后一年內，但多見半月至數月之內。

　?、侵饕绊懙牟课患皹嫾堑讓雍晚敳繑祵恿喊鍢嫾约盎A梁、挑檐、欄板等外露構件。

　　⑷梁板裂縫呈現不同分布和特征，梁縫一般垂直于縱向，分布在兩側面，兩頭細、中間寬、棗核形。裂縫為表面，深進或貫通。單向板縫等間距平行于短邊。雙向板縫較重于單向板縫，兩個方向板縫縱橫交錯，不規(guī)則，縫多為貫通，板面縫一般寬于板底縫。

　　3防止和減輕超長混凝土結構溫度收縮裂縫的設計建議

3.1設置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應力的措施

3.1.1有效設置后澆帶后澆帶是列入高規(guī)中的一種目前設計人員常采用的方法，它利用了混凝土早期收縮量大的特性，其設計思路是“以放為主”。主要作用是釋放早期混凝土收縮應力，減小以收縮為主的變形。高規(guī)雖然對后澆帶的間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時間有較明確要求，不少資料對此也有所介紹。但是結合多年來對蘭州地區(qū)幾個較大型超長工程的設計實踐，深感對后澆帶的做法必須予以重視。如設計施工處理不好，不僅起不到予期的效果，還會留下結構隱患。因此就后澆帶的具體做法提出以下建議和看法：

　?、砰g距：高規(guī)規(guī)定為30m～40m.建議具體工程應結合建筑物長度、氣候環(huán)境特點綜合考慮，一般應控制在30m左右。

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　?、傩】缌洪_間或受力較小的部位，一般可在梁跨三分之一處。

　?、谄矫娌贾脮r要注意梁的布置宜平行于后澆帶以免梁截斷太多。

　?、垡暰唧w情況可沿平面曲折通過。

　?、菍挾龋焊咭?guī)規(guī)定800～1000mm.建議預留的寬度要考慮滿足鋼筋錯開搭接要求?？稍试S大于1000mm.⑷鋼筋：目前對后澆帶內梁縱向鋼筋處理有兩種做法。

　　第一種：梁板鋼筋均斷開后搭接（高規(guī)要求），但由于梁鋼筋搭、焊接處理困難，質量不易保證，易給結構造成隱患。

　　第二種：板鋼筋斷開，梁鋼筋直通不斷。目前工程采用較多，但由于截斷梁較多時，鋼筋全部不斷會約束混凝土收縮，達不到予期效果。

　　建議：梁上部鋼筋，腰筋及板墻鋼筋斷后錯開搭接或必要時先搭后補焊。梁下部鋼筋不斷，可適當加大配筋。這樣即可大大減小梁鋼筋全部不斷對混凝土收縮形成的約束，又可避免梁鋼筋全部斷后造成的鋼筋搭、焊接困難，這種處理方法筆者自93年以來已在一些工程中較好的進行了使用。

　　⑸澆筑時間：高規(guī)要求，宜在兩個月后且澆筑時的溫度宜低于主體混凝土澆筑時的溫度。由于混凝土早期收縮量大，相對一年的收縮量，半月約占30～40%；1個月約占45～55%；2個月約占65～75%；半年約占80～90%，故應按規(guī)范執(zhí)行，一般應保證兩個月后澆筑。

　?、屎鬂不炷粒翰捎脽o收縮或微膨脹混凝土，強度較主體混凝土提高C5級。

　　⑺設計時要特別交待以下請施工單位注意的問題：