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第四届全国预应力结构理论与工程应用学术会议论文集·综述
超长混凝土结构温度应力计算及裂缝控制
孟少平 张玉明 吴京
(东南大学RC/PC结构教育部重点实验室南京210096)
撮耍本文总结了国内外超长混凝土结构的工程现状,介绍了现阶段超长混凝土结构采取的裂缝控制方法,
从材料、设计及施工三个方面对各种裂缝控制措施进行了详细的分析,结合东南大学在这一领域的
研究与实践,重点阐述了现阶段不允许出现裂缝和允许出现裂缝的混凝土框架结构温度应力的计算
方法以及预应力筋和非预应力筋的配筋原则。
关■词超长混凝土结构;裂缝控制;温度应力
一概况
近年来,随着我国综合国力的增强和经济的快速发展,各种大型展览建筑、机场航站楼、
大型综合商场、体育场馆及厂房等超长混凝土结构纷纷涌现。由于结构长度较长,混凝土收
缩、温度变化等引起的变形受到结构内部及外部的约束会在结构中产生数值较大的拉应力,
引起混凝土结构大面积开裂,影响建筑物的正常使用。上世纪90年代以前,一般通过设置伸
缩缝解决超长混凝土结构的裂缝问题;近年来由于建筑整体及功能的要求,对于超长混凝土
结构,业主及建筑师倾向于不设置伸缩缝,要求采取合理的设计及施工措施达到裂缝控制的
目的。
近二十年来,东南大学预应力工程研究所与国内多家设计院、施工单位及混凝土材料研
究单位密切合作,针对承担的不同地域、不同使用要求、不同结构体系的超长混凝土结构工
程,进行了大量的设计、施工阶段抗裂控制及材料优化配台比等方面的研究,同时进行了长
期的工程监测,在超长混凝土结构设计方面积累了一定的经验,并在相应的应用基础问题研
究的基础上,也将超长混凝土结构的设计理论向前推进了一步。典型工程实践包括:珠海拱
北海关联检楼(双向预应力混凝土框架)、珠海1:3岸广场(预应力混凝土平板)、南京国际展
览中心(双向重载预应力混凝土框架)、青岛澳柯玛综合厂房(单向预应力混凝土框架)、南
通市政府行政中心楼(单向预应力混凝±框架)、南京奥林匹克体育中心的三馆一场(多种结
构体系)及1300m长圆环形中央大平台(采用限制位移的可滑动支座)等。
尽管我国超长混凝土结构在裂缝控制方面已取得了许多宝贵的经验,但总的说来,工程
实践领先于设计理论的研究。广大设计人员在设计中多参照已建工程得到的经验,有时甚至
照搬别的工程作法,设计缺乏相应的理论依据,对各种裂缝控制措施不能准确把握,常常在
工程中将几种裂缝控制措施一同使用,使业主为超长混凝土结构的裂缝控制付出了较大的代
价a欧美国家在建的这类工程主要以预制拼装为主,对于间接内力的计算也只有定性的原则
性条文,一些有关裂缝计算的说明只作为参考资料,设计方法由设计人员自己定夺。国内外
规范、规程乃至各种设计参考书中很难找到这类结构公认的、完善的设计方法。
因此,对超长混凝土结构温度应力的计算方法及温度裂缝的控制措施进行全面的、系统
的研究,具有蓐大的理论和实际应用价值。通过设计中一些基本问题的研究与探讨,深化超
长混凝土结构理论研究,以便形成较完善的设计、施工方法,指导超长混凝土结构设计。
二裂缝控制方法
超长混凝土结构的裂缝控制主要通过材料、设计及施工三个方面采取措施,采取“抗放
第四膳全国预应力结构理论与工程腹用学术会议论文集·综述
臻会,激撬兔主”靛裂缝控裁方法,遂遂设计、麓王、整理程建设单短等毒关务方应豹豫囊
与配含,达到裂缝控制的要求。
2.1材料
双糖黼上诱,躐少滢凝土静牧缝,增强提凝±越抗裂能力,蠢秘于超长混凝主结构豹裂
缝控蒂《。现在,工缝上多使尾商品泵送滢凝±,溅凝土的生产主簧醣塌落度和抗压强度为质
量控制指标,而对混凝土的收缩性能以及抗拉强艘和极限拉应变JIl|J不做要求,在配合比设计
时也几乎不作任何考虑,商品混凝土收缩值可达到600II£以上。另外,工程中所用混凝土强度
等级越来越高,由于麓强混凝土中水泥岔量较大,混凝±收缩值撼著增太,加大了混凝土收
缡开黉趋势。滋凝圭较大的牧缩变影被试为是混凝±牙襞茏萁是漫凝±旱期开裂弱最主要原
因。随着高性能混凝土的应用,各种外加剂及掺合料加入到混凝二E中,混凝土的配合比和以
往有所不同,混凝士的材料性能会教生某些改变,同等级不同组分混凝土的材料性能也有所
差别。
褒怒长’涅凝主缍掇中,混凝走秘秘方瑟静爵究主要是匿绕减少混凝土枝缓耧提寒霆凝±
酶抗裂能力展开的。主要研究方向寄:
混凝土
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