关于超长钢筋混凝土结构的裂缝控制

关于超长钢筋混凝土结构的裂缝控制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（UhimateLimitStates）

二、正常使用极限状态ServiceabilityLimitStates

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—250kg/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）410kg/m3，水198kg/m3，砂660kg/m3，石子1034kg/m3，粉煤灰75kg/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—1.0mm50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，经处理使工程完全满足正常使用要求，与北京工人体育场相比（24条永久伸缩缝将体育场分割为24块），避免了留伸缩缝造成渗漏的缺点（北京工人体育场每年耗费相当高投资修补伸缩缝的渗漏）。类似的工程实例举不胜举。

7、上海浦东邮件处理中心超长框架结构171米不设置伸缩缝。突破现形规范55m规定，从设计、材料、施工等三个方面采用了不同的技术措施和手段，用普通的混凝土不采取特殊的掺合料和添加剂，以普通混凝土的配合比、浇筑、振捣、养护的施工技术措施。设计院通过严格的温度应力分析设置后浇带等措施，并严格进行施工全过程的管理，取得控制裂缝的成功。

8、浦东新区联洋超长地下车库采用普通混凝土及外加剂，粉煤灰保温保湿养护145m×80m，没有发现任何渗漏及贯穿裂缝现象，取得控制裂缝的成功。节约投资30元/立方米（膨胀剂增加费），被评为国际先进水平。类似工程实例举不胜举。

目前，最热门的研究是九十年代后一轰而起的高性能混凝土。

（High-PerformanceConcrete），而且多数看法高性能必须高强（High-Strength）误导，实际抗拉强度滞后于抗压强度，同时体积变形方面，包括超细掺合料及高较外加剂影响，体积稳定性（水化热及收缩等）下降了，这是裂缝越来越多原因之一，似乎“性能越高、裂缝越多”。除了高强度性能混凝土之外，还应当进行普通中低强度混凝土的高性能化研究，这才是量大面广的方向性问题。目前我国已有一些科技单位及一些工程已取