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超长混凝土结构是指结构单元长度超出了规范所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。
目前,超长混凝土结构在我国不断涌现,然而超长结构在施工期或者使用期受外界与自身温度变化的影响,往往会引起各式各样的裂缝,破坏结构整体性,严重危害建筑的安全。
置于自然环境中的混凝土结构,长期经受自然界气温的变化和太阳辐射等剧烈作用。由于混凝土的热传导性能较差,当混凝土的表面温度迅速上升或降低时,其内部温度则变化甚微,混凝土结构的各部分处于不同的温度状态下,形成了较大的温度梯度。因为温度的差异,结构构件将产生结构变形,且变形将会受到内外约束,则构件内部将会产生内力,即温度应力。当温度应力达到一定值,将产生温度裂缝。
温度应力产生的裂缝
温度应力产生的裂缝
在实际工程中,每架设一道或多道伸缩缝,均会对结构的外立面美观效果、管道设备的安装以及防水、防风、保温等方面产生影响。
因此,取消伸缩缝的设计逐步走向舞台。减少超长结构伸缩缝的设置甚至是不设伸缩缝,在设计时需要采取相应的措施,以消除对结构的不利影响。《混凝土规范》8.1.3条提出了加大伸缩缝间距的方案:
《混凝土规范》8.1.3条
由此可见,目前从规范上来说,加大或取消伸缩缝的方案如下:
而这些方法从设计和使用上都有各自的优缺点。
由此可见,通过预应力温度筋,在结构中预先施加预应力,在结构中建立预压应力,抵消混凝土后期收缩和温度变形产生的拉应力,大大推迟了裂缝的出现,在使用荷载作用下,构件可不出现裂缝,或使裂缝推迟出现;即使裂缝出现后,预应力筋的“套箍”作用会继续抑制裂缝的继续发展,是一种主动的裂缝防治措施,可有效解决超长结构引起的温度应力问题,是一种合理可行的解决方案。
预应力温度筋现场施工
预应力温度筋施工完
葫芦岛体育场葫芦岛市龙湾中央商务区体育中心体育场、体育馆总承包工程位于葫芦岛市龙湾央商务区,总建筑面8.23万平方米,其中主体育场建筑面积57548平方米,体育馆建筑面积23233平方米。体育场东西二层看台半圆弧型长度为290m,体育馆看台层周长更是达到了380m.
为了建筑使用功能的完整性,体育场、体育馆结构均不设伸缩缝,远远超出规范对伸缩缝间距的要求,属于平面超长结构;为解决结构超长带来的温度应力问题,体育场、体育馆看台结构中配置了无粘结预应力温度筋。
葫芦岛体育场效果图
葫芦岛体育场预应力温度筋施工图