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关于超长钢筋混凝土结构的裂缝控制

内容 近代工业与民用建筑工程规模日趋扩大，结构形式日趋复杂，超长钢筋混凝土结构日趋增多，变形作用引起的裂缝问题是困扰广大工程技术人员的重要难题。
所谓超长结构，是指结构长度超过《混凝土结构设计规范》中伸缩许可间距者，如室内或土中的框架结构为55m，露天35m；剪力墙结构相应为45m和30m；地下室外墙或挡土墙相应30m及20m。
混凝土技术进步中最突出的是泵送商品混凝土的发展，它是从1978年宝钢建设开始的，它的优点是混凝土的均质性显著提高，离散系数降低，实现自动化生产，生产效率大幅度提高。
但是，泵送混凝土的水灰比（水胶比）增加，水用量增加，水泥用量增加，砂率增加，骨料粒径减少，外加剂及掺合料影响等等，混凝土的高强化发展，混凝土体积稳定性降低了，从预制走向现浇，在超静定和超长结构中裂缝现象日超严重。
自80年代以来国际通用结构极限状态设计原则结构必须满足：
一、 承载力的极限状态（Uhimate Limit States）
二、 正常使用极限状态Serviceability Limit States
人们对第一种状态给以足够的重视，有标准程序，但对第二种状态常被忽视且无标准
程序，问题较多（有的程序只考虑载作用裂缝，忽略了大量性由于变形作用引起裂缝），对工民建筑的正常使用及耐久性带来不利影响。
我们认为无论是第一种状态还是第二种状态的设计原则，可用作用效应与抗力（随机
变量）下式表达：
Smax≤Rmin
Smax——最大作用效应，包括荷载及变形作用（温度、湿度、地基变形等）
Rmin——最小抗力，包括抗压、抗剪、抗拉、抗弯等能力
相对外荷载一定作用下，设计者只能优选适当的抗力；但是相对变形作用，诸如温度、湿度、地基等变形，对结构的作用效应Smax是变的，它尚与结构刚度及约束程度有关，主要看设计措施。
根据我们多年的探索，“结构长度与结构内应力呈非线性关系，在较小长度内，结构内应力几乎与长度成正比，但超过一定长度后，即使是结构长度趋于无穷大，其内应力等于常数不变”。
办法是：降低作用效应和提高结构抗力（或直接将抗力提高到最大效应）。如通过设计，改变结构的约束，给结构创造变形的余地，减少约束应力，则作用效应S可以降低，既释放应力的方法，“放”原则，使作用效应的约束应力大大降低。
另一方面：如通过设计，合理选择材料强度，包括利用后期强度；改变结构的抗力，如改善抗拉强度，极限拉伸，加强构造配筋，验算内力，施工采取保温保养护措施，则为“抗”原则。目前国内外大量工程裂缝是由变形作用引起的，所以我们建议，从设计、施工、材料并考虑环境条件的《抗放相结合》的综合方法，比单一的方法更为有效。实例；
1、上海浦东新区陆家嘴金融开发区某某广场，由国外某某设计事物所设计，某国公司总承包。
结构设计尺寸270m×110m，应用后浇带，混凝土掺膨胀剂，混凝土采用高强度C40—C60，严重开列5000余条裂缝，花费大量投资进行化学灌浆修补裂缝。
2、深圳某某大厦，地上25层，地下3层，现浇框筒结构，混凝土C40、S8525#水泥（42.5级）用量450kg/m3，施工时为便于泵送，现场加水，水量210—250 kg/m3，坍落度18—20cm，现场钻芯强度波动大，最低只有C15。大梁的腰筋间距最大400—500mm，有些腰筋被遗漏，施工质量严重不良。
地下一层至三层大梁裂缝1600余条，板面裂缝40余条，筒壁上裂缝60余条，外墙裂缝210条，裂缝0.3—0.7mm，渗漏严重。
3、上海某某花园地下车库采用预应力结构，混凝土的配合比，水泥525#（42.5级）410 kg/m3，水198 kg/m3，砂660 kg/m3，石子1034 kg/m3，粉煤灰75 kg/m3，加膨胀剂并设2m宽的加强带，结构尺寸只有42×30m，略微超长，水泥用量高水灰比大，养护不足结果出现严重开裂，裂缝0.2—1.0mm 50余条，墙端还出现对称斜裂缝引渗漏。
4、上海浦西某某高层，地下车库平面207×60m，采用两条后浇带，外墙作应力释放缝，混凝土优选有利于混凝土体积稳定性配合比，严格施工保温保湿养护，最后取得控制裂缝的成功，与原方案（采用膨胀剂）相比，节约大量投资（该方案经上海建委科技委讨论推荐）。
5、厦门国际会展中心，系超长大体积混凝土结构，137×80m，株考虑各种措施（钢纤维，膨胀剂UEA，提高混凝土强度等）。后来宝冶总承包建设，与厦门建委及设计院协商决定不采取任何特殊措施，只用《抗放结合》的综合措施，从材料的优选，强度的合理选择，构造配筋加强，严格的施工养护，开发多孔管道的喷淋装置，长时间潮湿养护，采用大间距后浇带方便施工，不仅取得裂缝控制成功，与原方案比较节约1700万元投资。青岛国展中心以相同的原则用C40作大跨预应力结构同样取得成功。
6、上海8万人体育场，周长1100m，直径300余米，采取分块跳仓浇灌，取消伸缩缝，只有施工缝，C35R60利用后期强度，优选配比及外加剂。严格养护，成立了现场控制裂缝专题组把关，最后只有轻微无害裂缝