超长钢筋混凝土结构无缝设计的应用研究.pdf

超长钢筋混凝土结构无缝设计的应用 北京城乡建设集团 中昊公司 徐艳晖 2000年，我单位承接了鼓风机厂白纸坊住宅1号、2号、3号楼工程。该工程位于宣 德永利房地产开发有限公司，设计单位为北京凯帝克建筑设计有限公司。 该工程1号、2号楼为两栋2l层全现浇钢筋混凝土结构的高层商住楼，地下二层至地 上二层为相连的商业裙房，东西长84m，南北宽30m，设有两条1m宽的后浇带，待结构完 工建筑物沉降趋于稳定后，再用高一个强度等级的混凝土掺膨胀剂进行浇灌。3号楼为全 现浇钢筋混凝土结构剪力墙板式高层住宅，地下三层，地上十二层半，建筑面积 个单元。设有两条lm宽的后浇带，从基础开始，直至屋顶，后浇带处待两侧混凝土浇注 完四个星期后，用提高一个强度等级的微膨胀混凝土浇注密实(膨胀剂掺加13％～ 15％)。 l号、2号楼后浇带只在地下二层至地上二层公建部分设置，不会影响上部高层住宅 楼的施工。但3号楼如按图施工，不仅会给施工增加很多困难，而且还会影响工序搭接， 打乱流水节拍，加大材料的投入。如果结构施工中没有后浇带，按照每个单元为一个流水 段的小流水段施工，各工种操作连续、紧凑、无间歇，会大大提高施工速度，缩短工期。 但是85m长的全现浇结构，如采用普通做法，中间又不设后浇带，不论从规范规定上讲， 还是实际情况讲都是不可行的，因为到时候混凝土会因温缩和干缩产生大量裂缝，直接影 响工程结构的质量和安全。该如何解决这一矛盾呢?我们与设计院商量能否采取某些措施 而取消后浇带。设计院提出，如果取消后浇带，必须采用超长钢筋混凝土结构无缝设计， 即在混凝土中掺入适量膨胀剂，通过预先给混凝土施加预压应力，来抵消混凝土收缩产生 的预应力，防止混凝土的开裂。 经建设单位、监理单位、设计单位、搅拌站、建材院及我方共同研究后，决定±0以 下采用CEA—B多功能复合膨胀剂，±0以上采用CEA膨胀剂，掺加到混凝土中，取消原 设计的二条后浇带，进行超长结构无缝施工，提高结构的整体性，加快工期。 所谓“缝”，就是在结构设计时，为了避免由于建筑物长度过长而受到气温变化、各 部分荷载不同及地基承载能力不均、地震等因素的影响，致使建筑构件内部发生裂缝或破 坏的情况发生，而事先将建筑物分为几个独立的部分，使各部分能自由变形的缝，这种将 建筑物垂直分开的缝统称为变形缝。变形缝因其设置因素不同而分为三类——伸缩缝、沉 降缝、防震缝。 在20世纪70年代以前，超长钢筋混凝土结构通长采用永久性的伸缩缝来解决收缩开 裂的问题。20世纪70年代后，后浇带技术的出现特别是填充性膨胀混凝土在后浇带施工 中的应用，使超长钢筋混凝土结构不必再设置很多将建筑物分成若干块的永久性伸缩缝， 64 而成为一种连续、整体的无伸缩缝混凝土结构。这是针对普通混凝土存在的收缩开裂问 题，以设置后浇带的办法释放大部分收缩应力，然后以膨胀混凝土填缝，抗衡残余收缩应 力。原设计的两条后浇带即属此种作法。 本工程采用的“无缝设计”，是指用掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料，在 其水化硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，在结构中建立一定 的预压应力，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂，或把裂缝控制在无 害裂缝范围内(小于0．1mm)。 本工程地下三层，基础埋置深度为9．2m，在解决平面超长不设后浇带的同时，还要 考虑基础底板混凝土及地下室外墙混凝土的抗渗问题，因而选用何种膨胀剂成为一种关 键。经过多方研究决定，在结构±0．000以下部分施工的混凝土中掺加CEA—B多功能复合 膨胀剂，在±0以上的结构混凝土中掺加CEA膨胀剂。 CEA膨胀剂及CEA—B多功能复合膨胀剂，在混凝土中通过水泥的化学反应，产生适 量膨胀，在钢筋和邻位的限制下，产生0．2～0．7MPa的预压应力，可大致抵销混凝土收 缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂。同时，水化反应生成的钙钒石晶体属针状、棒状晶 体，填充、切断、堵塞混凝土的毛细孔，使混凝土的抗渗能力大大提高，抗渗等级可达 P30，从而达到混凝土结构自防水的目的。 然而，采用无缝设计，如果膨胀混凝土限制膨胀率(e：)偏小，补偿收缩能力不足， 无缝难以实现；e：过大，对混凝土的强度有明显影响。如何才能使混凝土中掺加的膨胀 剂对混凝土强度既无影响，又使e：适宜呢?我们请建材院进行了计算及抗裂分析。现以 基础底板为例将计算分析做一简单介绍。 变，取普通混凝土松弛系数为0．5，￡。为配筋混凝土的极限拉伸，则