CN102433930A - 地上地下双向超长混凝土无缝设计方法 - Google Patents
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Abstract
地上地下双向超长混凝土无缝设计方法，属于建筑工程领域。其特征在于，该方法采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP国内外大型有限元程序进行计算分析，并根据实际工程实测的室内外温度资料应用到计算中，实测地区平均温度；计算出混凝土收缩的最大温差；根据建筑物个体的条件，设计中给出后浇带或膨胀加强带的划分以及采用的抗裂防水剂、膨胀剂的限值膨胀率，本发明成功解决了地上地下双向超长混凝土无缝设计的难题，满足了建筑物的使用功能整体性要求并增加了使用面积，同时加快了施工速度；克服设置变形缝可能带来的耐久性、耐火性、水密性和维修等方面产生的问题和引起的建筑物缺陷；给设备管线的布设带来了方便。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，特别是涉及地上地下双向超长混凝土无缝设计方法。
背景技术
我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定：普通现浇钢筋混凝土结构伸缩缝的最大设置间距为55m(框架结构)、45m(剪力墙结构)。照此规定，对于一些大型超长建筑，伸缩缝的设置道数就会大大增加，给建筑物的使用功能、立面造型、防水、防风、抗震以及保温带来许多困难。
超长混凝土结构无缝设计就是对长度超过规范要求设置伸缩缝规定的建筑物，进行不设置任何形式永久缝的结构设计。一般来说，超长结构裂缝产生的主要原因有三种情况：外荷载直接作用超过极限状态应力引起的裂缝；由外荷载作用和结构刚度变化、结构次应力引起的裂缝；由温度变化、收缩或膨胀、不均匀沉降等因素引起的变形裂缝。而最后一种情况是进行地上地下双向超长混凝土无缝设计的主要控制因素。
长期以来，人们对于温度作用对建筑结构的使用所带来的不利影响已有了不同程度的了解，在大量的工程实践中，通过采取一定的技术措施从宏观上来控制或减少了温度对结构产生的不利影响。例如：设置温度伸缩缝在建筑物的长度上进行区分，使得一定长度区段内的温度变形引起的结构内力控制在允许的范围内；采用可靠的保温隔热措施来提高传导过程中的热阻，尽可能地减少大气环境温度对结构的影响；通过添加膨胀剂，减少混凝土施工过程中的收缩裂缝等等。
但由于以前国内对大型超长建筑物采用的方法多是定性的，而不是定量的，缺少计算依据与现场实测资料，往往靠经验指导现场施工，所以在实际的工程中也出现了不少的施工质量问题，造成了地下室渗漏与填充墙体的开裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地上地下双向超长混凝土无缝设计方法，由单一的结构经验设计转向从混凝土外加剂、建筑材料的导热计算到结构整体的温度场的内力计算以及构造措施的全过程控制设计方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
地上地下双向超长混凝土无缝设计方法，该方法采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP国内外大型有限元程序进行计算分析，并根据实际工程实测的室内外温度资料应用到计算中，其步骤如下：
a. 先根据现场实测的地区周平均温度或月平均温度作为超长混凝土计算的基础温度值如图2，然后计算出考虑混凝土材料因素影响的当量温度，将二者叠加后作为超长混凝土无缝设计的最低温度；
b. 根据预计的混凝土浇筑时的现场温度，计算出混凝土收缩的最大温差，据此采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP国内外大型有限元程序进行计算分析，找出建筑物各个楼层温度作用下的影响部位，分别考察柱、梁、板的应力大小并计算出温度作用下的钢筋用量，将该钢筋用量在设计时进行综合考虑，使受力状态下的柱、梁、板钢筋满足规范要求；
c. 根据建筑物个体的条件，在设计中给出后浇带或膨胀加强带的划分以及采用的抗裂防水剂、膨胀剂的限值膨胀率构造措施，并在施工之前做好向施工单位技术交底工作。
本发明的优点与效果是：
1. 可以避免因为设置伸缩缝之后，多设的一排框架柱与梁，满足建筑物的使用功能整体性要求并增加了使用面积，同时加快施工了速度；
2. 可以克服设置变形缝可能带来的耐久性、耐火性、水密性和维修等方面产生的问题和引起的建筑物缺陷；
3. 可以避免变形缝之间的结构单元因刚心与质心不重合而引起的超过规范限值要求的地震扭转破坏效应；
4.可以克服设缝之后给设备管线的布设带来的困难。
附图说明
图1为某实际工程的室内外各层温度测点布置图；
图2～图25为某实际工程的室内外各层实测的日温度变化资料；
其中：
图2为地下三层测点1与测点A温度变化曲线图；
图3为地下三层测点2与测点B温度变化曲线图；
图4为地下三层测点3与测点C温度变化曲线图；
图5为地下三层测点4与测点D温度变化曲线图；
图6为地下二层测点1与测点A温度变化曲线图；
图7为地下二层测点2与测点B温度变化曲线图；
图8为地下二层测点3与测点C温度变化曲线图；
图9为地下二层测点4与测点D温度变化曲线图；
图10为地下一层测点1与测点A温度变化曲线图；
图11为地下一层测点2与测点B温度变化曲线图；
图12为地下一层测点3与测点C温度变化曲线图；
图13为地下一层测点4与测点D温度变化曲线图；
图14为一层测点1与测点A温度变化曲线图；
图15为一层测点2与测点B温度变化曲线图；
图16为一层测点3与测点C温度变化曲线图；
图17为一层测点4与测点D温度变化曲线图；
图18为二层测点1与测点A温度变化曲线图；
图19为二层测点2与测点B温度变化曲线图；
图20为二层测点3与测点C温度变化曲线图；
图21为二层测点4与测点D温度变化曲线图；
图22为三层测点1与测点A温度变化曲线图；
图23为三层测点2与测点B温度变化曲线图；
图24为三层测点3与测点C温度变化曲线图；
图25为三层测点4与测点D温度变化曲线图；
图26为根据某实际工程的室内外实测资料统计的周平均温度与月平均温度曲线图。
注：本发明的附图为状态的分析示意图，图中文字或图像不清晰并不影响对本发明技术方案的理解。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1 为某工程的室内外温度测点布置曲线图；
说明：1～4号测点为室内测点，A~D测点为室外测点。
为了确保建筑物在各种荷载组合下的安全和正常使用，本发明对沈阳地区地上地下双向超长混凝土结构采用由定性的构造措施转向定量的计算分析，由单一的结构经验设计转向从混凝土外加剂、建筑材料的导热计算到结构整体的温度场的内力计算以及构造措施的全过程控制，同时，考虑到沈阳地区室内外温度的特点，对一个地上地下双向超长的实际工程进行了近两年的现场温度测量，见图1，首次取得了沈阳地区的超长混凝土无缝设计的地上地下的每天的温度图表，见图2～图25，经过统计分析得到了近两年的日、周和月平均温度，见图26。
本发明采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP等国内外大型有限元程序进行精确的计算分析，并将在沈阳地区根据实际工程实测的室内外温度资料应用到计算中。
1.先将根据现场实测的沈阳地区的周平均温度或月平均温度作为超长混凝土计算的基础温度值图2，然后计算出考虑混凝土材料因素影响的当量温度，将二者叠加后作为超长混凝土无缝设计的最低温度。2.根据预计的混凝土浇筑时的现场温度，计算出混凝土收缩的最大温差，据此采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP等国内外大型有限元程序进行精确的计算分析，找出建筑物各个楼层温度作用下较大的影响部位，分别考察柱、梁、板的应力大小并计算出温度作用下的钢筋用量，将该钢筋用量在设计时进行综合考虑，保证受力状态下的柱、梁、板钢筋满足规范要求。3.此外，根据建筑物个体的条件，在设计中给出后浇带或膨胀加强带的划分以及采用的抗裂防水剂、膨胀剂的限值膨胀率等构造措施，并在施工之前做好向施工单位技术交底工作。
本发明中关于混凝土梁、板、柱及后浇带或膨胀加强带的设计可按《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）执行；采用的抗裂防水剂、膨胀剂应符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119－2003）的要求。
Claims (1)
1.地上地下双向超长混凝土无缝设计方法，其特征在于，该方法采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP国内外大型有限元程序进行计算分析，并根据实际工程实测的室内外温度资料应用到计算中，其步骤如下：
a.先根据现场实测的地区周平均温度或月平均温度作为超长混凝土计算的基础温度值，然后计算出考虑混凝土材料因素影响的当量温度，将二者叠加后作为超长混凝土无缝设计的最低温度；
b.根据预计的混凝土浇筑时的现场温度，计算出混凝土收缩的最大温差，据此采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP国内外大型有限元程序进行计算分析，找出建筑物各个楼层温度作用下的影响部位，分别考察柱、梁、板的应力大小并计算出温度作用下的钢筋用量，将该钢筋用量在设计时进行综合考虑，使受力状态下的柱、梁、板钢筋满足规范要求；
c.根据建筑物个体的条件，在设计中给出后浇带或膨胀加强带的划分以及采用的抗裂防水剂、膨胀剂的限值膨胀率构造措施，并在施工之前做好向施工单位技术交底工作。
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