關(guān)于超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制

關(guān)于超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制近代工業(yè)與民用建筑工程規(guī)模日趨擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)日趨增多，變形作用引起的裂縫問題是困擾廣大工程技術(shù)人員的重要難題。

所謂超長結(jié)構(gòu)，是指結(jié)構(gòu)長度超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中伸縮許可間距者，如室內(nèi)或土中的框架結(jié)構(gòu)為55m，露天35m；剪力墻結(jié)構(gòu)相應(yīng)為45m和30m；地下室外墻或擋土墻相應(yīng)30m及20m。

混凝土技術(shù)進(jìn)步中最突出的是泵送商品混凝土的發(fā)展，它是從1978年寶鋼建設(shè)開始的，它的優(yōu)點是混凝土的均質(zhì)性顯著提高，離散系數(shù)降低，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率大幅度提高。

但是，泵送混凝土的水灰比（水膠比）增加，水用量增加，水泥用量增加，砂率增加，骨料粒徑減少，外加劑及摻合料影響等等，混凝土的高強(qiáng)化發(fā)展，混凝土體積穩(wěn)定性降低了，從預(yù)制走向現(xiàn)澆，在超靜定和超長結(jié)構(gòu)中裂縫現(xiàn)象日超嚴(yán)重。

自80年代以來國際通用結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計原則結(jié)構(gòu)必須滿足：

一、承載力的極限狀態(tài)（UhimateLimitStates）

二、正常使用極限狀態(tài)ServiceabilityLimitStates

人們對第一種狀態(tài)給以足夠的重視，有標(biāo)準(zhǔn)程序，但對第二種狀態(tài)常被忽視且無標(biāo)準(zhǔn)

程序，問題較多（有的程序只考慮載作用裂縫，忽略了大量性由于變形作用引起裂縫），對工民建筑的正常使用及耐久性帶來不利影響。

我們認(rèn)為無論是第一種狀態(tài)還是第二種狀態(tài)的設(shè)計原則，可用作用效應(yīng)與抗力（隨機(jī)

變量）下式表達(dá)：

Smax≤Rmin

Smax——最大作用效應(yīng)，包括荷載及變形作用（溫度、濕度、地基變形等）

Rmin——最小抗力，包括抗壓、抗剪、抗拉、抗彎等能力

相對外荷載一定作用下，設(shè)計者只能優(yōu)選適當(dāng)?shù)目沽?；但是相對變形作用，諸如溫度、濕度、地基等變形，對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)Smax是變的，它尚與結(jié)構(gòu)剛度及約束程度有關(guān)，主要看設(shè)計措施。

根據(jù)我們多年的探索，“結(jié)構(gòu)長度與結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力呈非線性關(guān)系，在較小長度內(nèi)，結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力幾乎與長度成正比，但超過一定長度后，即使是結(jié)構(gòu)長度趨于無窮大，其內(nèi)應(yīng)力等于常數(shù)不變”。

辦法是：降低作用效應(yīng)和提高結(jié)構(gòu)抗力（或直接將抗力提高到最大效應(yīng)）。如通過設(shè)計，改變結(jié)構(gòu)的約束，給結(jié)構(gòu)創(chuàng)造變形的余地，減少約束應(yīng)力，則作用效應(yīng)S可以降低，既釋放應(yīng)力的方法，“放”原則，使作用效應(yīng)的約束應(yīng)力大大降低。

另一方面：如通過設(shè)計，合理選擇材料強(qiáng)度，包括利用后期強(qiáng)度；改變結(jié)構(gòu)的抗力，如改善抗拉強(qiáng)度，極限拉伸，加強(qiáng)構(gòu)造配筋，驗算內(nèi)力，施工采取保溫保養(yǎng)護(hù)措施，則為“抗”原則。目前國內(nèi)外大量工程裂縫是由變形作用引起的，所以我們建議，從設(shè)計、施工、材料并考慮環(huán)境條件的《抗放相結(jié)合》的綜合方法，比單一的方法更為有效。實例；

1、上海浦東新區(qū)陸家嘴金融開發(fā)區(qū)某某廣場，由國外某某設(shè)計事物所設(shè)計，某國公司總承包。

結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸270m×110m，應(yīng)用后澆帶，混凝土摻膨脹劑，混凝土采用高強(qiáng)度C40—C60，嚴(yán)重開列5000余條裂縫，花費大量投資進(jìn)行化學(xué)灌漿修補(bǔ)裂縫。

2、深圳某某大廈，地上25層，地下3層，現(xiàn)澆框筒結(jié)構(gòu)，混凝土C40、S8525#水泥（42.5級）用量450kg/m3，施工時為便于泵送，現(xiàn)場加水，水量210—250kg/m3，坍落度18—20cm，現(xiàn)場鉆芯強(qiáng)度波動大，最低只有C15。大梁的腰筋間距最大400—500mm，有些腰筋被遺漏，施工質(zhì)量嚴(yán)重不良。

地下一層至三層大梁裂縫1600余條，板面裂縫40余條，筒壁上裂縫60余條，外墻裂縫210條，裂縫0.3—0.7mm，滲漏嚴(yán)重。

3、上海某某花園地下車庫采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，混凝土的配合比，水泥525#（42.5級）410kg/m3，水198kg/m3，砂660kg/m3，石子1034kg/m3，粉煤灰75kg/m3，加膨脹劑并設(shè)2m寬的加強(qiáng)帶，結(jié)構(gòu)尺寸只有42×30m，略微超長，水泥用量高水灰比大，養(yǎng)護(hù)不足結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重開裂，裂縫0.2—1.0mm50余條，墻端還出現(xiàn)對稱斜裂縫引滲漏。

4、上海浦西某某高層，地下車庫平面207×60m，采用兩條后澆帶，外墻作應(yīng)力釋放縫，混凝土優(yōu)選有利于混凝土體積穩(wěn)定性配合比，嚴(yán)格施工保溫保濕養(yǎng)護(hù)，最后取得控制裂縫的成功，與原方案（采用膨脹劑）相比，節(jié)約大量投資（該方案經(jīng)上海建委科技委討論推薦）。

5、廈門國際會展中心，系超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)，137×80m，株考慮各種措施（鋼纖維，膨脹劑UEA，提高混凝土強(qiáng)度等）。后來寶冶總承包建設(shè)，與廈門建委及設(shè)計院協(xié)商決定不采取任何特殊措施，只用《抗放結(jié)合》的綜合措施，從材料的優(yōu)選，強(qiáng)度的合理選擇，構(gòu)造配筋加強(qiáng)，嚴(yán)格的施工養(yǎng)護(hù)，開發(fā)多孔管道的噴淋裝置，長時間潮濕養(yǎng)護(hù)，采用大間距后澆帶方便施工，不僅取得裂縫控制成功，與原方案比較節(jié)約1700萬元投資。青島國展中心以相同的原則用C40作大跨預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)同樣取得成功。

6、上海8萬人體育場，周長1100m，直徑300余米，采取分塊跳倉澆灌，取消伸縮縫，只有施工縫，C35R60利用后期強(qiáng)度，優(yōu)選配比及外加劑。嚴(yán)格養(yǎng)護(hù)，成立了現(xiàn)場控制裂縫專題組把關(guān)，最后只有輕微無害裂縫，經(jīng)處理使工程完全滿足正常使用要求，與北京工人體育場相比（24條永久伸縮縫將體育場分割為24塊），避免了留伸縮縫造成滲漏的缺點（北京工人體育場每年耗費相當(dāng)高投資修補(bǔ)伸縮縫的滲漏）。類似的工程實例舉不勝舉。

7、上海浦東郵件處理中心超長框架結(jié)構(gòu)171米不設(shè)置伸縮縫。突破現(xiàn)形規(guī)范55m規(guī)定，從設(shè)計、材料、施工等三個方面采用了不同的技術(shù)措施和手段，用普通的混凝土不采取特殊的摻合料和添加劑，以普通混凝土的配合比、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)的施工技術(shù)措施。設(shè)計院通過嚴(yán)格的溫度應(yīng)力分析設(shè)置后澆帶等措施，并嚴(yán)格進(jìn)行施工全過程的管理，取得控制裂縫的成功。

8、浦東新區(qū)聯(lián)洋超長地下車庫采用普通混凝土及外加劑，粉煤灰保溫保濕養(yǎng)護(hù)145m×80m，沒有發(fā)現(xiàn)任何滲漏及貫穿裂縫現(xiàn)象，取得控制裂縫的成功。節(jié)約投資30元/立方米（膨脹劑增加費），被評為國際先進(jìn)水平。類似工程實例舉不勝舉。

目前，最熱門的研究是九十年代后一轟而起的高性能混凝土。

（High-PerformanceConcrete），而且多數(shù)看法高性能必須高強(qiáng)（High-Strength）誤導(dǎo)，實際抗拉強(qiáng)度滯后于抗壓強(qiáng)度，同時體積變形方面，包括超細(xì)摻合料及高較外加劑影響，體積穩(wěn)定性（水化熱及收縮等）下降了，這是裂縫越來越多原因之一，似乎“性能越高、裂縫越多”。除了高強(qiáng)度性能混凝土之外，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行普通中低強(qiáng)度混凝土的高性能化研究，這才是量大面廣的方向性問題。目前我國已有一些科技單位及一些工程已取