1、前言

　　建筑工程中，混凝土結構的裂縫較為普遍，裂縫的類(lèi)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(lèi)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實(shí)際工程中最常見(jiàn)的裂縫。隨著(zhù)建筑向大型化和多功能發(fā)展，超長(cháng)（即超過(guò)溫度伸縮縫間距）高層或大柱網(wǎng)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(cháng)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(lèi)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(huì )影響結構的耐久性和整體性。同時(shí)也會(huì )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，不同地區氣候環(huán)境、溫濕度差異很大，現行規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(zhì)量，同時(shí)在進(jìn)入住房商品化，質(zhì)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溫差大，氣候干燥這一地區特點(diǎn)，根據多年的工程設計實(shí)踐和體會(huì )，對防止和減輕超長(cháng)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(diǎn)

　　混凝土在結硬的過(guò)程中發(fā)生收縮，溫度變化時(shí)會(huì )熱脹冷縮，當這兩種變形受到約束后，在結構內部就會(huì )產(chǎn)生收縮應力和溫度應力，這兩種應力分別超過(guò)混凝土抗拉強度時(shí)就會(huì )導致混凝土開(kāi)裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。超長(cháng)混凝土結構中較多見(jiàn)的是在收縮應力和溫度應力共同作用下所產(chǎn)生的溫度收縮裂縫。要分析溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)，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(diǎn)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(xiàn)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。其影響因素有季節溫差，內外溫差和日照溫差。

　　2.3 溫度收縮裂縫的基本特點(diǎn)：

　�。�1）該裂縫由收縮和溫度變形共同產(chǎn)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(shí)間而發(fā)展，裂縫的開(kāi)裂和危害程度往往較單一的收縮或溫度裂縫嚴重。

　�。�2）根據具體工程裂縫出現的時(shí)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(shí)際工程中較常見(jiàn)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(jiàn)半月至數月之內。

　�。�3）主要影響的部位及構件是底層和頂部數層梁板構件以及基礎梁、挑檐、欄板等外露構件。

　�。�4）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(jìn)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(gè)方向板縫縱橫交錯，不規則，縫多為貫通，板面縫一般寬于板底縫。

　　3、防止和減輕超長(cháng)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。高規雖然對后澆帶的間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時(shí)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(lái)對蘭州地區幾個(gè)較大型超長(cháng)工程的設計實(shí)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(huì )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：

　�。�1）間距：高規規定為30m～40m.建議具體工程應結合建筑物長(cháng)度、氣候環(huán)境特點(diǎn)綜合考慮，一般應控制在30m左右。

　�。�2）位置：

　�、傩】缌洪_(kāi)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(shí)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(guò)。

　�。�3）寬度：高規規定800～1000mm.建議預留的寬度要考慮滿(mǎn)足鋼筋錯開(kāi)搭接要求�？稍试S大于1000mm。

　�。�4）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(kāi)后搭接（高規要求），但由于梁鋼筋搭、焊接處理困難，質(zhì)量不易保證，易給結構造成隱患。

　　第二種：板鋼筋斷開(kāi)，梁鋼筋直通不斷。目前工程采用較多，但由于截斷梁較多時(shí)，鋼筋全部不斷會(huì )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(kāi)搭接或必要時(shí)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(lái)已在一些工程中較好的進(jìn)行了使用。

　�。�5）澆筑時(shí)間：高規要求，宜在兩個(gè)月后且澆筑時(shí)的溫度宜低于主體混凝土澆筑時(shí)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(gè)月約占45～55%；2個(gè)月約占65～75%；半年約占80～90%，故應按規范執行，一般應保證兩個(gè)月后澆筑。

　�。�6）后澆混凝土：采用無(wú)收縮或微膨脹混凝土，強度較主體混凝土提高C5級。

　�。�7）設計時(shí)要特別交待以下請施工單位注意的問(wèn)題：

　�、俸鬂矌�兩側宜設鋼筋網(wǎng)片，防止主體混凝土流入后澆帶。

　�、诤鬂矌Щ炷�土澆筑前應清理鑿毛，澆筑時(shí)振搗密實(shí)，精心養護。

　�、酆鬂矌�兩側支撐保證穩定可靠，后澆帶混凝土達設計強度時(shí)方可拆除。

　　3.1.2 針對性地采取控制和抵抗溫度收縮應力的措施

　�。�1）加強屋面保溫隔熱措施，采用高效保溫材料，嚴格滿(mǎn)足建筑節能設計標準。

　�。�2）屋面板、外廊板，陽(yáng)臺板等外露室外現澆板（含施工期間主體暴露時(shí)間較長(cháng)的室內現澆板）以及板跨大于4m且采用泵送混凝土的雙向連續板等溫度收縮應力較大的板，均應在板面（即板的受壓區）配置雙向鋼筋網(wǎng)片，或支座鋼筋隔一全跨貫通，但間距不宜大于200mm，每一方向配筋率不宜小于0.1%.以上板在有受力鋼筋處，實(shí)配鋼筋尚應考慮溫度收縮應力影響予以適當增大。

　�。�3）框架梁及所有現澆梁凡高度≥600者（外露梁高度≥500）均設置不小于2φ12腰筋。腰筋宜細而密，間距不應大于200mm，每側腰筋配筋率不宜小于0.1%。

　�。�4）檐口板，外露欄板應雙面雙向配筋，上下端頭各配≥2φ10溫度抵抗筋，并每隔15～20m設置一道20mm溫度伸縮縫。

　�。�5）控制現澆板混凝土強度等級不宜大于C35.后澆帶列入高層規程后已在大量工程中廣泛使用。前已述及，其主要作用是減小混凝土早期以收縮為主的變形。因此，超長(cháng)混凝土結構溫度收縮裂縫的預防不能僅靠設置后澆帶來(lái)解決，必須采取上述“放”“防”“抗”相結合的綜合措施。筆者已在蘭州和西非熱帶地區一些較大型的超長(cháng)建筑中，根據具體工程各自的特點(diǎn)多次采用了上述綜合措施。實(shí)踐證明比較有效。故認為，防止和減輕蘭州地區超長(cháng)混凝土結構溫度收縮裂縫目前仍然應首先或主要采用設置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應力的綜合措施�？紤]目前混凝土溫度收縮裂縫的趨于增多以及超長(cháng)混凝土結構的抗震性能。建議采用上述綜合措施，房屋總長(cháng)宜控制在120m內。

　　3.2 采用UEA補償收縮混凝土

　　3.2.1 方法提出：

　　由于后澆帶延長(cháng)工期，鋼筋斷后的搭、焊接和清理鑿毛均給填縫施工帶來(lái)一定麻煩，處理不好將留下隱患，因此中國建筑材料科學(xué)研究院游寶坤等人提出了采用UEA加強帶取代后澆帶連續澆筑超長(cháng)建筑的無(wú)縫設計施工方法。

　　3.2.2 設計思路：

　　“以抗為主”的設計原則，利用UEA補償收縮混凝土在硬化過(guò)程產(chǎn)生的膨脹作用，在結構中產(chǎn)生少量預壓應力用來(lái)補償混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的溫度和收縮拉應力，從而防止收縮裂縫或把裂縫控制在無(wú)害裂縫范圍內。

　　3.2.3 具體做法

　　所有樓板均摻10～12%UEA（膨脹率2～3×10-4）。但每間隔50m設置一條2m寬膨脹加強帶，帶內混凝土摻加14～15%UEA（膨脹率4～6×10-4），兩側設密孔鋼絲網(wǎng)，防止混凝土流入加強帶，可連續澆筑100～200m的超長(cháng)建筑，具文獻[4]介紹，該技術(shù)已在全國50多個(gè)重大工程中應用。

　　由于這種方法，規范未列入，施工要求嚴，氣候環(huán)境影響大，潮濕地區膨脹可保持，干躁地區會(huì )存在問(wèn)題。結合對福州機場(chǎng)航站樓采用UEA混凝土后實(shí)際效果的調研。建議蘭州地區應慎重采用，若采用可做必要計算和實(shí)驗，測得一些技術(shù)數據，最好在有條件保濕養護的地下結構中采用。也可考慮在建筑長(cháng)度70m以下，設置后澆帶后影響工期的工程上試用，但對梁板構件仍應針對性地采取3.1.2中介紹的一些必要的控制和抵抗溫度收縮應力的設計措施。另外特別提請施工時(shí)要嚴格保濕養護。

　　3.3 采用予應力混凝土結構

　　予應力混凝土可增強梁板剛度，梁板中所產(chǎn)生的預壓應力可抵消由于混凝土溫度變化和收縮產(chǎn)生的軸向拉應力，從而達到擴大溫度伸縮縫間距不設后澆帶的目的。經(jīng)對珠海機場(chǎng)調研了解到：梁板在采用無(wú)粘結予應力混凝土后，平面尺寸84×48m，未設后澆帶，使用良好。筆者認為，當為滿(mǎn)足建筑層高要求而采用該技術(shù)時(shí)，可考慮在采用必要的控制和抵抗溫度應力的具體措施后增大溫度伸縮縫的間距，但應結合工程收集資料具體分析。

　　4、結語(yǔ)

　�。�1）溫度收縮裂縫是蘭州地區超長(cháng)混凝土結構中較常見(jiàn)且日趨增多的裂縫，由于該裂縫的危害性及規范的局限性，設計人員應予以足夠重視。

　�。�2）本文從設計角度上簡(jiǎn)析了混凝土收縮和溫度變形的特性，影響因素以及溫度收縮裂縫的成因和基本特點(diǎn)，以使設計人員建立最基本的概念來(lái)針對性地結合具體工程特點(diǎn)考慮防止和減輕溫度收縮裂縫的具體措施。

　�。�3）“設置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應力的綜合措施”注重結構概念設計，對裂縫采取“放”“防”“抗”相結合的構想。工程實(shí)踐證明，對防止和減輕超長(cháng)混凝土結構溫度收縮裂縫比較有效，但其中一些措施主要基于設計概念和定性分析，如何通過(guò)進(jìn)一步的定量計算及實(shí)驗驗證，尚需做深入工作，具體工程在采用時(shí)應根據其各自特點(diǎn)，并結合蘭州地區8°抗震設防要求綜合考慮。

　�。�4）后澆帶內梁鋼筋斷與不斷一直有兩種不同的看法和處理方法。通過(guò)多年在一些超長(cháng)建筑上的設計實(shí)踐，本文提出了梁鋼筋下部不斷開(kāi)，上部及腰筋可錯開(kāi)搭接或先搭后焊的處理方法，同時(shí)對后澆帶其它具體做法也較詳細地進(jìn)行了闡述并提出了建議。