混凝土结构设缝的讨论.pdf
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1、第十九届高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 混凝土结构设缝的讨论 马宝民 沈敏霞 ( 清华大学建筑设计研究院, 北京 1 0 0 0 8 4 ) 提 要 工程设计中时常碰到伸缩缝最大间距与建筑立面、结构体型等的 矛盾。希望通过合理处理馄凝土 凝结收缩、热胀冷缩问 魔, 探讨单体建筑对无缝或少缝的追求。 文中提出 几点看法, 并将工程设 计中 采取的做法与同行讨论. 关健词 伸缩缝最大间距,凝结收缩, 后浇带.膨胀剂 1 前言 随着我国建筑事业的发展,建筑规模越来越大,单体建筑的尺度往往超出规范伸缩缝 最大间距很多,几乎每栋稍大一点的建筑都要碰到分缝的问 题。由 此, 经常发生分缝与好
2、端端的建筑立面、很有利的抗震体型取舍两难的 尴尬局面。单体无缝建筑总是被设计者渴 望追求。 此外,对混凝土规范设缝的有关条文和说明.设计者和施工图审查 者,各人理解差异 也较大。 一些设计坚持将建筑物总长基本分成规范伸缩缝最大间距长度的几块, 而另一些 设计则2 0 0 3 0 0 米不分缝。 在设计中也存在一些理解误区。 例如, 把建 筑物总长度比对伸 缩长度, 似有不妥; 把加大屋面板厚度当 作抵御混凝土温度伸缩开裂的措施,适得其反: 用外加剂解决温度问题,南辕北辙。 等等。 此外,我国 混凝土规范仅用伸缩缝最大间距控制和解决凝结收缩和温度伸缩问题, 随 着科学技术的 发展, 觉得似乎 粗
3、了 点。 本文就设缝的有关问 题谈几点意见与同行们讨论。 2目 前对三种缝的认识 传统做法用沉降缝解决不均沉降问 题,用抗震缝解决复杂体型抗震问 题, 用伸缩缝解 决混凝土凝结收缩和热胀冷缩问题。 随着工 程经验的积累,日 前对分缝的认识程度己 有很 , 宝民.男.1 9 4 6 ,6 出 生, 工学硕士,教授级高 级工程师 第十九届高 层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 大的改 变,更趋于合理, 更趋于简便, 更趋于符合工程实际。相形之下,沉降缝、 抗震缝 机理较单一。 概念明确, 好处理一些。 而伸缩缝的设置较难处理。 2 . 1 关于沉降缝 近些年的工程实践对沉降缝的作用有了 新的
4、认识。 通过大量的沉降观测,发现沉降缝 两侧的 沉降值并不发生突变,即使是高楼与仅有的地下室之间也是如此。高楼与裙房之间 用后浇带配合沉降观测处理沉降不均问题, 这种做法比设沉降缝更加简便而行之有效。 高 层建 筑混凝土结构技术规程( J G J 3 - 2 0 0 2 ) 1 2 . 1 . 8 条,己认可了可以 不设永久性沉降缝的 做法。 不设 永久性的 沉降 缝, 避免了 地下 室防水、高层建筑埋深嵌固等一系列更加重要更 难处理的问 题。 这一认识是一个不小的进步。 2 . 2关于抗震缝 抗震缝是把体型不规则的建筑,用缝分成若干相对规则的体型,使之有利于抗震的做 法二 抗震缝往往设在建筑
5、体型变化处。正因为如此,抗震缝一般容易隐蔽, 容易处理与建 筑立面的矛盾;另外,抗震缝可以只设在地面以上部分,不与地下室防水、高层建筑埋深 等地下问题发生矛盾。因 此,抗震缝的设置虽为永久缝一般并无多少难处理的问题。 2 . 3关于伸缩缝 工程设计中最容易与工程其它方面问 题发生冲突的 是伸缩缝间距超长问 题。由于伸缩 是建 筑 物开裂的 重要原因 之一, 规范 说明明 确指出, 没 有充分依据和可靠 措施, 不得草 率增大伸缩缝间距。 然而伸缩缝最大间距往往与建筑立面发生尖锐冲突。设了 伸缩缝,在 地震区必要兼作抗震缝, 抗震缝的宽度与建筑高度有关, 动不动就是几+公分宽的大口 子, 建筑立
6、面确实难于接受; 有的结构如大跨度的空间 整体屋盖, 根本无法分出 伸缩缝。伸缩 缝的设置至今仍然是较难处理的事情。 似乎设缝的 做法己 不像过去规模较小、 对立面追求 较宽容时那样是受欢迎的解决问 题的 有力助手,而变成无可奈何的不受欢迎的障碍。 设置伸缩缝的规范本意是防止伸缩开裂, 准确理解规范本意,对具体工程、 具体问 题 做具体分析, 采取合理措施, 无缝或少缝单体建筑还是有可能实现的。 3 混凝土的伸缩问 题特点 这里分析混凝土伸缩的 特点。 混凝土伸缩是指凝结收缩和热胀冷缩两个过程。 下面提 出一些看法和处理措施与同 行们讨论。 3 . 1 混 凝土凝结收缩特点 混凝土 的 一个显
7、著特性是凝结过程中 要收 缩, 一般极限收缩量约为 3 0 0 - 4 0 0 V e ,即 约 3 . 0 - 4 . 0 x 1 川 , 泵 送的 商 品 混 凝 土 要 大 些 , 3 年 收 缩 量 可 达5 4 0 u; , 。 混 凝 土 凝 结 收 缩 与 时间 关系 见图1 2 1 。由图1 可看出, 两 个月 后可以 完成收 缩量的大部 分 ( 约3 / 4 ) , 完 全 完成收缩大约需要2 年以 上。为缓和凝结收缩, 掺加膨胀剂和设置后浇带效果都很好,简 便易行,应用很广,已能基本解决工程问题。 对收缩裂缝的影响因素很多,其中最重要的 - 1 9 6- 第十九届高层建筑结
8、构学术会议论文2 0 0 6 年 还是养护,由 于养护不好出现裂缝的事屡屡发生。 N凝土抗拉强度本来就很低, 凝结过程 同时也是强度形成过程,强度尚未完全形成之前, 混凝土十分娇嫩脆弱, 对任何内 力都十 分敏感, 稍不留意,就会产生裂缝。 这种裂缝间距常常比较均匀,比伸缩缝最大间距小得 多。 常常拆了模板才发现, 为时已晚。 对此。 增加配筋量也无大作用。 若有足够的水养护, 不仅不会收缩,甚至还会有些许膨胀. 七 ( 协 勺 鱿 万 - r 叫川J们 一 嘴 展 毅 然 络 护- 无卜澎 派从粗段 ,斌护项硕 s x 驻. 缝棍以 大 屁 盈5 1 9 . 图1混凝土的凝结收缩 3 . 2
9、混凝土热胀冷缩特点 同其它材料一样,混凝土也有热胀冷缩特性。 胀缩容易引 起混凝土开裂,房屋顶板、 顶层端开间、 露天挑檐等敏感部位极易胀缩开裂。 混凝土规范( G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2 ) 给出了 混 凝土的 温度线膨胀系数是 1 X 1 0 / C a 3 . 3二者的不同 混凝土规范将凝固收缩和温度胀缩同归为伸缩变形,工程上用伸缩缝最大间 距控制。 但混凝土的凝结收缩与热胀冷缩在机理上是完全不同的两回事。二者的 主要区别是: 凝结收缩是化学过程,温度胀缩是物理过程: 凝结收缩是一次性的,温度胀缩是多次反复发生的,伴随混凝土结构终生; 凝结收缩是单向 不可逆的,只收缩
10、不膨胀, 温度胀缩是可逆的,既可胀又可缩。 二者的共同特点是都属变形引起内力:都沿连续直线发生,若直线中断, 胀缩长度应 当 另行算起。在当 量上,极限凝固收缩量约相当于2 5 - 3 0 的 温差引起的收缩量。 膨胀剂、 加强带、 后浇带的 做法都只是对付凝结收缩的, 不能 用于 解决温度胀缩问 题。 3 . 5伸缩的内 力特点 结构构件伸缩引起很大的内力, 这种内力由 混凝土自 身产生,所以叫做自 内 力。 混凝 土伸缩内力有以 下特点: ( 1 ) 对静定结构, 伸缩是自由的, 不产生自 内力, 混凝土 不会开裂;对超静定结构, 冗余度越高自 内力越复杂,约束越牢固自 内 力越大。设计中
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