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    裂缝控制属一复杂、系统的工程,需要综合考虑设计、材料、施工、后期养护等多个方面的细节问题才能解决。本文以本钢职业技术学校的施工建设为例,对超长高层建筑裂缝产生的原因、治理措施,以及无缝施工技术进行了具体的分析和阐述,为施工建设此类问题的解决和预防提供了宝贵的实践经验。 关键词高层建筑施工裂缝成因无缝设计 1工程概况 本钢职业技术学校,地下一层,地上十层,总建筑面积22500m2,总高度为45.25m,全现浇框架—剪力墙结构。主楼标准层平面尺寸是15.95m×81.95m,以下是该学校的施工平面图(如下图)。 该学校属于丙类的抗震设防类型,Ⅱ类的场地设计,7度设防,剪力墙和框架采用三级抗震,剪力墙为二级抗震等级。根据混凝土施工要求,在本钢职业技术学校的施工过程中,主楼中部要预留伸缩缝。受建筑平面整体布局的影响,分缝后无法顺利布置剪力墙,在这种情况下还要满足对称、均匀的设计要求,无疑会增加施工成本,而且结构的整体性也会受到影响,所以经过严密的分析和探讨,为提高建筑结构的整体性和抗震性能,决定施工中不预留伸缩缝,但必须处理好一个重要的问题,即有效控制结构收缩应力、温度应力。 一般情况下,该工程的楼板出现裂缝的主要原因是 ①因荷载所致,主要是竖向荷载。②因变形所致,主要表现为温度和收缩两种形式,一旦某处开裂就会全截面贯通。该工程东、西两端的两道剪力墙会对结构造成极大的约束力,应该时刻关注楼板的温度应力,所以上部楼层的施工应该注意混凝土收缩应力,同时又要兼顾温度应力的影响。 施工时,我们通过maidas程序建立了有限元模型,根据降温25°推算,拉应力会在第二层的楼板处达到最大值,即8.9MPa,拉应力的值数往往为5~7MPa。第三层楼板的拉应力是2~4MPa,最大拉应力达为8.3MPa,一般都是接近剪力墙的楼板处拉应力极易达到最大值,但在某些区域就另当别论。上部几层拉应力及屋面计算应力值都比较小,最大值也不过6.3MPa,和概念中提到的内同吻合,表1为具体情况的分析。 2针对裂缝成因采取的对策 2.1解决混凝土收缩裂缝的措施 裂缝发生的主要原因是混凝土出现了收缩现象,而且在混凝土的硬化阶段常发生此类裂缝,且周期不超过一年。质脆、收缩是导致混凝土中产生非结构性裂缝的根本原因。要大大增强混凝土抗裂性能,可在混凝土内部有目的性的引入混凝土膨胀剂、聚丙烯纤维等高抗裂组合,以有效避免质脆和收缩的产生。 可在确保结构强度的情况下掺入适量的膨胀剂,以补偿或消除混凝土的收缩,在混凝土内部建立适度预压应力,对防止混凝土开裂有一定的作用。聚丙烯纤维能使混凝土的脆性得到改善,在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维后,混凝土内部会形成密集、均匀的三维乱向搭接牵扯体系,从而使混凝土材料的介质更加均匀,增强了混凝土的抗裂性能,同时也能有效避免混凝土裂缝的产生。 施工时,以地下室顶板和侧墙为例,由于施工总长度达到了81.95m,所以在设计环节适当提高了纵向钢筋的配筋率;在该项目的施工过程中,将JM-3改进型外加剂(其水泥用量为10%)作为微膨减水剂与0.7kg/m3的聚丙烯纤维同时掺入混凝土中,限制膨胀率至少为0.015%。 2.2控制楼板中温度应力的措施 通过对多种方案进行对比之后,决定在板中施加预应力,而且使用无粘结预应力钢铰线(其强度为1860的φj15.2),如表1所示,建立有效预应力及预应力筋间距。一般屋顶的温度应力计算值都很小,但实际应用过程中会产生较大的温差,一旦发生开裂就容易引发渗漏问题,在配筋时必须加强,中部间距和两端间距分别为300mm、600mm,据此建立预应力,取值分别为4MPa、2MPa。施加预应力以后分析结构的具体情况,楼板中的应力见表1。 分析结果表明,除第二层和第三层局部的拉应力分别达到了8.3MPa和3.3MPa的最大值以外,其余部位的应力都在3MPa以下,这样一来,屋顶就处在受压状态。我们可通过有效的控制措施,使裂缝宽度高于0.1mm,当然,仅凭肉眼是不能辨别这种宽度的,洞口处可通过角部加配钢筋的方式予以控制。 在施工设计环节还注意到,因为楼板两端剪力墙的抗侧刚度过大,预应力筋若通长布置一次张拉,剪力墙会将大部分的压应力吸收,楼盖中建立的有效预应力达不到设计要求。所以必须对张拉方案做出适当的调整,利用后浇带,先张拉中间部分,待后浇带封闭后再分别张拉两端。整个楼板的非预应力筋必须达到细密的程度,有的部位应力过大,可采用Φ10@100,其它部位则采用Φ8/10@100和0.53%~0.65%的配筋率,板厚设置为120。 3验证 从地下室顶板、底板、侧墙和各层楼板的浇筑情况分析,进行了防裂处理以后,其它同类工程中常见的裂缝也没有产生。这充分证明了该工程所采用的施工措施的合理性,而且在日后的观测中也会得到进一步验证。 4结束语 超长结构不能盲目地、简单地取消伸缩缝,而应该在有限元分析的基础上采取施加预应力、掺微膨胀剂、聚丙烯纤维、制定合理的施工方案等措施来实现。该工程就是一个示例,除添加混凝土膨胀剂和聚丙烯纤维外,该工程自下而上设置的两道后浇带可以释放掉相当一部分混凝土收缩应力,并且使剪力墙均位于预应力张拉区的中部,减小由于混凝土墙刚度大而吸收掉的预应力,有助于在楼板中建立所需的有效预应力。 总之,裂缝控制是一个复杂的系统工程,需要从材料、设计、施工和维护等几个方面预以综合考虑方可解决。 参考文献 [1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京中国建筑工业出版社,1997. [2]游宝坤.混凝土建筑结构裂缝控制的技术措施[J].建筑结构,2002.10. [3]丁翠红.大型多层框架的裂缝控制设计理念及其应用[J].建筑技术,2003.4.

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