超长混凝土结构工程

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1、第八章 超长混凝土结构工程8.1 工程简述8.1.1 综述联想北京研发基地楼工程由南楼、北楼、综合楼、休闲楼 4 个结构单元组成， 结构形式均为框架剪力墙结构，南楼和北楼结构地下一层，地上六层、八层。其 中北楼地下结构长度为188.60m,地上结构分为1#、2#、3#、4#四个结构单体，各 结构单元体之间自然分隔；南楼结构呈 60圆弧形，地下结构总弧长为 216.37m， 地上结构在轴线S15与S16之间自然分缝成2个结构体（结构缝宽为140），两个单 体的结构弧长分别为119.34m和86.21m，其结构长度远大于规范要求的设缝长度， 因此本工程北楼地下结构，南楼的地下结构、地上结构按超长结

2、构施工考虑。在本 工程的招标设计文件中提出“故需采取一些措施来解决混凝土因温度变化而产生应 力，施工中留后浇带，一般3040m 一道,，”。8.1.2 工程分析混凝土是一种凝胶体人造石料，混凝土构件具有徐变、收缩特性，控制和减少 混凝土的徐变、收缩量是超长混凝土结构施工的关键因素。1）徐变。 徐变的主要原因是混凝土构件在长期荷载作用下， 混凝土凝胶体的水份逐 渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细 裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果，影响混凝土徐变的主要因素有以下几点：（ 1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；（ 2）加荷载时混凝土的龄期。加荷时混凝土龄期越短

3、，则徐变越大；（ 3）混凝土的组成成份和配合比。混凝土中骨料本身没有徐变，它的存在约束了水泥胶体的流动，约束作用的大 小取决于骨料的刚度 （弹性模量） 和骨料所占的体积比。 当骨料弹性模量小于 70Gpa 时，随骨料的弹性模量降低，徐变显著增大。骨料的体积比越大，徐变越小。试验 表明，当骨料的含量由 60%增大为 75%时，徐变可减少 50%。混凝土的水灰比越小， 徐变越小，在常用的水灰比（0.40.6）范围内，单位应力的徐变与水灰比呈近似直 线关系。（ 4）养护及使用条件下的温度与湿度。混凝土养护时温度越高，湿度越大，水泥水化作用就越充分，徐变越小。2）收缩。混凝土在空气中结硬时体积减小的现

4、象称为收缩。混凝土浇筑完毕后在凝结之 前由于沉实泌水、 蒸发，干集料或干燥底层吸收使混凝土水分损失， 体积因而减少， 产生塑性收缩。混凝土收缩的主要原因是在硬化初期水泥石在水化凝固过程中产生 的体积变化，后期主要是混凝土内自由水份蒸发引起的干缩。（ 1）混凝土的组成和配比是影响混凝土收缩的主要原因。 水泥的用量越多， 水灰比 较大，收缩就越大。骨料的级配好、密度大、弹性模量高，粒径大可以减少混 凝土的收缩，粗骨料的所占的体积比越大、强度越高，对收缩的制约就越大。（ 2）干燥失水是引起混凝土收缩的重要原因， 高温湿养可以加快水化作用， 减少混 凝土中的自由水份，因而可以使收缩减少。在建筑工程中，

5、由于超长结构温度、收缩徐变等内应的叠加和结构累计，是造 成混凝土裂缝的主要原因，而有效控制裂缝的展开可采取多种方式，如设置若干道 变形缝，以释放大部分变形。另外可采用优化混凝土的配合比设计以减少混凝土的 收缩、提高混凝土的极限拉伸强度等方法，以抵抗施工温度、徐变、收缩等变形产 生的应力。伸缩后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中，克服由于温度、收缩、徐 变而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝，其需根据设计要求保留一段时间后再 浇筑，将结构连成整体。本工程后浇带的严格意义是基于混凝土的徐变、干缩和施 工期间的水泥水化热的考虑而设置的临时性伸缩缝， 在60天后用填充性膨胀混凝土 回浇。减少超长混

6、凝土结构的徐变、干缩和施工期间的水泥水化热，防止结构裂缝 的产生和发展的施工关键措施是优化混凝土配合比设计、加强施工养护等。超长混凝土结构施工设计技术有两种方案，方案一是采用常规的留置临时施工 后浇带技术，应合理设计临时性后浇缝位置，以满足工程要求；方案二采用先进的 超长混凝土无缝施工技术，该技术成熟可靠，具有较强的工程适用性。8.2 混凝土配合比设计作为超长结构混凝土，为了控制或减少混凝土的徐变、干缩和施工期间的水泥 水化热应力，即控制结构裂缝的产生和发展，应优化混凝土配比，进行合理的配比 设计。8.2.1 材料选择1）水泥：选择水化热较小的水泥，控制水泥用量，尽可能使水灰比较小，以减少混

7、凝土的施工温度和收缩；2）骨料：选择级配好、密度大、刚度（弹性模量）大、粒径大， （弹性模量）较大、 杂质少的骨料， 并尽可能使骨料的体积比应大于 75%，如选择冲洗的砂、 圆砾等3）掺合物：选择烧失量不大于 3%，有较小的细度，质量均匀较好的矿物掺合料， 增加混凝土的密实度，改善和易性。4）外加剂： 掺加缓凝剂有利于控制混凝土早期水化热， 本工程结构复杂， 钢筋密集， 常会影响混凝土的浇筑速度， 掺加混凝土缓凝剂有利于避免因浇筑速度等原因形 成的施工冷缝， 而且可缓和温度升高引起的混凝土强度变化。 应用高效减水剂以 降低水泥用量。8.2.2 配合比设计超长结构混凝土配合比设计应控制水泥用量，

8、尽量降低水灰比，水灰比是决定 水泥石和截面区空隙的关键因素，较小的水灰比可减少混凝土的收缩。粗骨料的所占的体积比越大、强度越高，对混凝土收缩的制约就越大，因此配 合比设计时应尽量使粗骨料的体积比大，但应满足一定的要求。总之，依据超长结构施工控制的机理分析可知，通过优化混凝土配比设计，可 从混凝土胶体材料的本身减少收缩、徐变等应力，以及提高混凝土的抗拉强度来抵 抗混凝土的内应力变形是一种超长结构混凝土施工控制的有效途径之一，所以施工 之前，结合本工程结构超长和清水混凝土特点，应精心进行混凝土的配比选材、试 配设计，来满足工程需要。混凝土配合比设计应严格依据北京市碱集料反应技术规程建科（1999）

9、2的要求控制配比中的碱含量， 防止碱集料反应的发生， 当使用 B 种低碱活性集料时， 其混凝土含碱量不超过5Kg/m3，当使用C种低碱活性集料时，其混凝土含碱量不超 过 3Kg/m3。混凝土的配合比参见清水混凝土章节有关内容。8.3结构后浇带设计本工程南楼、北楼地下室结构超长，为了克服超长结构混凝土由于温度、收缩、 徐变而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝，即伸缩后浇带，同部位结构施工完 毕后采用C35内掺12%左右的微膨胀混凝土浇灌。8.3.1后浇带设计本工程北楼地下结构，南楼的地下结构为超长混凝结构土，依据国家规范混 凝土结构设计规范（GBJ10-89）钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距按下表

10、规定采用。钢筋混凝土结构的伸缩缝最大间距（m）结构类型室内或土中露天框架结构装配式7550现浇式5535剪力墙结构装配式6540现浇式4530注：如有充分依据或可靠措施，表中数据可予以增减；伸缩逢间距应考虑施工条件的影响，必要时可适当增减本工程设计文件要求“后浇带一般 3040m左右设一道，带宽为8001000m， 后浇带的浇筑时间为同层结构混凝土浇筑60天后用高一标号微膨胀混凝土灌浇”。根据以上要求本工程在北楼地下结构（包括底板、外墙、顶板）、南楼结构设置后浇 带，后浇带宽度为800,后浇带位置的底板、外墙部位防水、结构采用加强构造设 计。1）北楼地下室结构后浇带设计：在北楼的、O、迪轴线部

11、位设置伸缩后浇带，宽度为 800,在地下室基础 底板、外墙、顶板均布置，伸缩后浇带的最大间距为48.5、最小间距为45.0m,满足国家标准规范框架结构地下结构伸缩缝间距v55m的要求。具体后浇带设计位置如下图所示：2）南楼结构后浇带设计:在北楼的S5、S9、S15、S20个轴线部位设置伸缩后浇带，宽度为 800,在地下 室基础底板、外墙、顶板均布置，伸缩后浇带的最大间距为45.17m、最小间距为38.80m,满足国家标准规范框架结构地下结构伸缩缝间距v 55m的要求。具体后浇 带设计位置如下图所示：止3）后浇带加强构造形式：混凝土底板和墙体分成多条后浇带。考虑到后浇带外来的水压力、土压力，地

12、下室混凝土墙板后浇带外则砌 240厚的砖墙，用M5水泥砂浆砌筑砖墙，外用混合砂 浆抹平压光，干燥后同混凝土墙同时作外防水。防水层外作保护层，然后回填土。 后浇带两侧的模板利用易收口网代替，支护采用钢筋网片及钢筋用支护。作法见外 墙后浇带设置示意图。底板后浇带，考虑到地下的水压力，后浇下部的垫层混凝土采取补强措施，局 部加深100，用100厚的钢筋混凝土补强，防止水压力破坏后浇带处垫层。混凝土 后浇带两侧作法同墙体后浇带相同，作法见底板后浇带设置示意图。楼板、梁的后浇带两侧作法同墙体后浇带相同，后浇带设置见示意图止水条快易收缩网，、严厚心8接点焊接、墙体钢筋砼墙体后浇带施工图水泥砂浆找平H环水泥

13、砂浆砌筑 不gL 水泥砂浆找平_防水层做法,口、3兀厚砖墙百p -5 00钢筋水平支撑接点焊接00钢筋水平匚 u F； c 4 !； ；一 - 皿。丄 ；!：）一地下室底板后浇带施工详图I:、底板钢筋E、斗6厚细石砼保护层?1、活匚厚钢筋砼板 斗、卷材防水层巳、垫层砼匚1 0说明：1、本工程后浇带分三种类型：地下室底板后浇带，地下室墙体 后浇带和楼板及梁处的后浇带。2、后浇带两侧用快易收缩网成品当模板。支撑用钢筋焊接在主 体钢筋上，本施工方法解决模板不好施工拆除困难，用快易收缩 网一次成活不拆模等优点。3、在浇后浇带时在凹口下端垫上通长的止水条，止水更保险。4) 结构后浇带楼板支撑设计本工程北

14、楼、南楼总共设后浇带7条，全部为温度伸缩后浇带。根据设计文件 “后浇带应在各层楼板、屋面板、梁、基础梁均设置，伸缩缝后浇带应在楼板施工 完毕后60天浇筑，后浇带混凝土采用比同部位主体结构高一级的混凝土浇筑”的规定，后浇带的模板支撑设计如下：(1) 北楼地下顶板的3道伸缩后浇带处的模板支撑采用 48X 3.5600X 600的碗 扣脚手架，范围为后浇带所处的结构梁、板(轴线)单跨范围内，支设高度为地下结构层高。(2) 南楼4条后浇带采用48X 3.5300X 300的碗扣脚手架，范围为后浇带所处的结构梁、板单跨范围内每层均搭设，支设高度地下结构顶板至八层顶板。后浇带混凝土浇筑的顺序是从结构低层至

15、顶层依次按设计要求的时间顺序浇筑。支撑脚手架待此处的后浇带混凝土浇筑完毕后，并达到设计强度的100%后方可拆除低层的支撑架。支撑体系搭设示意图如下：800宽后浇带贴两道海绵条12厚竹胶板步距1200600600后浇带范围内模板支撑图边方木支撑加密，在纵向 的1200间距支撑中间增加 4.8 X 3.5 300 X 300(600X 600)碗扣式脚手架，梁板跨度范围内布置100X 100木方间距1200用高一标号混凝土浇筑贴两道海绵条一钢管支撑与其它脚手架 支撑架横向拉接。两侧砼支撑在后浇带砼浇筑 后达到100%S度时方可拆除8.3.2后浇带施工后浇带浇灌时应先进行凿毛、清理处理，浇筑前并洒水湿润，以确保接缝严密, 防止漏水。浇灌混凝土时应从结构低层逐层向上层结构推进，并进行洒水保温保湿 养护，养护时间至少15d,当强度达到100%寸方可拆除模板和支撑体系。另外，作为清水混凝土为了达到外观颜色一致、接茬平直、严密等要求，后浇带混凝土的配置应选用与主体结构混凝土相同的材料，模板支撑体系在混凝土浇筑 前应进行二次加固，确保达到要求。8