某办公楼超长结构设计探讨

【关键词】办公楼；超长混凝土结构；裂缝 

　　0.前言 

　　随着建筑行业呈现出突飞猛进的发展，超长结构设计频频出现。为了满足人们对建筑工程的新要求、新理念，这类建筑结构在设计过程中通常都是一种不设缝设计模式，但就实际工程施工而言，比普通结构更容易出现裂缝。因此就目前的工程项目施工分析探讨，如何从结构设计、施工等各方面合理科学的做到良好的裂缝控制是目前设计工作人员研究的主要重点，也是工程项目重中之重。 

　　1.超长混凝土结构概述 

　　在我国现阶段建筑工程项目中，多数地下工程、公共建筑和办公建筑因为建筑立面、防水和自身平面结构中存在一定差异而无法设置科学、合理的变形缝，与此同时，其在施工的过程中长度与宽度也超出了国家规范标准，这种工程项目结构便是目前我们常说的超长结构。超长结构作为无缝设计的重点，对于施工以及设计而言都存在着一定的困难，如果处理不好，极容易造成工程施工质量影响和事故，甚至造成使用功能难以发挥，引起结构安全事故。 

　　2.工程概况 

　　本项目为高层办公楼结构，是一种常见结构，但是在设计中却不曾采用设缝结构形式，其中长约为117.2米，这种长度的存在严重的超出了建筑规范要求设置变形缝距离的要求，而建筑面积总数为35860平方米，其中在工程项目中，地上建筑面积约占30431米，而地下层数则只有1层，对于面积占用也较低。主楼均含裙房及地下室，楼板采用现浇梁板体系，不规则平面。楼盖采用无粘结预应力楼板。 

　　2.1场地自然条件 

　　①素填土，厚度约0.2～4.20m；②粉质粘土，厚度约0.4～10.50m；③粘土混卵石，厚度约0.4～3m；④泥质粉砂岩，该层揭露最大厚度为16.7米。根据区域地质资料，该层厚度大于100m。 

　　2.2抗震设防 

　　本建筑抗震设防类别为丙类，所在地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，特征周期T=0.35s。框架及剪力墙按抗震等级均为三级。 

　　3.结构选型以及计算 

　　本工程的顶部楼层是受局部温差影响较大，本工程结构根据建筑物的地面高度以及体型特征，办公楼选用框架一剪力墙结构形式。本工程结构计算程序采用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE，建立包括钢筋混凝土结构整体模型，进行受力性能分析，其中框架粱柱采用杆单元，楼板采用壳单元来进行模拟。壳单元按控制最大边长不大于1.5m进行划分网格，以使杆单元与壳单元能协调变形，达到共同工作效果。同时，PKPM设计中采用调低支座负筋增大梁底钢筋的方法处理；在抗震计算中对高层部分进行空间分析，按扭转耦联振型分解法计算双向地震力，计算中同时也考虑了偶然偏心影响。 

　　4.超长结构设计 

　　本超长结构为满足建筑功能要求，不设伸缩缝。由于其结构长度已超出《混凝土结构设计规范}（GB50010-2010）中规定不需要设置伸缩缝容许值，为减小温度作用和收缩变形对本超长结构产生不利影响以及防止裂缝的产生，本工程设计时采取了相对应的措施。 

　　4.1材料选取 

　　由于本楼超长，全楼采用掺Ds―U膨胀纤维配制的补偿收缩混凝土。基础底板及桩承台选用c30级防水砼。地下室（-0.05以下）外墙侧壁选用C30级防水砼，抗渗标号P6。剪力墙、框架柱对于标高-0.05以下选用CA5混凝土，对于标高-0.05～19.750选用CA5混凝土，对于标高19.750以上则选用C30混凝土。楼层梁、板对于标高-0.05及标高55.80采用C40混凝土，标高65.30在4～7轴问采用C40混凝土，其余均采用C30混凝土。楼梯均采用C30混凝土。基础垫层100厚，选用C15素混凝土。在通常情况下，预应力是可以解决的，算一下温度应力，温度应力用预应力抵消。同时对于采用微膨胀剂也是可以的，注意外加剂质量，目前外加剂市场鱼龙混杂，假货多余真品，外加剂用不好会起副作用。 

　　4.2基础设计 

　　本工程裙房基础采用桩长l5米，直径500mm的钻孔灌注桩加承台，单桩承载力特征值ll60kN；主楼基础采用桩长30米，直径500mm的钻孔灌注桩加承台，单桩承载力特征值2050kN，桩端持力层均为泥质粉砂岩。 

　　4.3构造措施 

　　（1）设置后浇带。留后浇带是超长结构设计常采用的行之有效方法。后浇带应通过建筑物的整个横断面，分开全部墙、梁和楼板，后浇带可以选择在结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在同一部位内搭接。主楼内8～9轴线设置一条宽800mm的后浇带（待施工完30天后用高一个标号混凝土浇筑），后浇带内钢筋宜采用搭接接头，4～5轴及12～13轴线间设置宽2000mm的膨胀加强带（高一个标号混凝土连续浇筑）。主楼及群房的后浇带待主楼结构主体完工后用提高5MPa不收缩混凝土浇注.主搂内两条后浇带待施工完30天后用提高5MPa不收缩混凝土浇注。 

　　（2）配置构造钢筋。适当增加一层及顶层的楼板配筋率，配双层双向钢筋网片，直径不小于10mm，间距不大于200mm。框架梁及次梁中配置贯通钢筋，同时加强楼板开大洞处梁腰筋构造。 

　　（3）无粘结预应力筋配置。根据计算结果，通过在楼面粱和楼板中张拉预应力钢筋，在楼板中建立约2.4～2.8MPa的平均有效预压应力。因此，本工程在一层及屋面层纵向框架粱中增加设置无粘结预应力筋。一层及屋面层板中沿纵向增加sl5.2无粘结预应力筋间距550mm在板中直线均匀布置，设置张拉控制应力的时候容易造成施工应力张拉现状。 

　　4.4张拉工艺技术要点 

　　（1）由于本工程荷载和结构形式复杂，预应力梁内的预应力数量种类较多。固定端采用了挤压式锚具，锚具采用M15系列夹片式锚具，锚具性能应符合国标《预应力筋用锚具、夹具及连接器》。 

　　（2）在梁后浇带处或梁面张拉槽处，先按张拉变角块所需的空问以及尽量少断钢筋的原则排好普通钢筋，对割断钢筋采取增加相应搭接筋进行朴强。后浇带及梁面张拉槽处张拉端的详细构造设计。 

　　（3）本设计预应力梁采用一端张拉或两端张拉，预应力筋与非预应力筋冲突处，非预应力筋可以适当移位。 

　　（4）根据本工程的结构设计特点，各个区域进行分开张拉，先张拉次梁，后张拉主梁。这主要防止主梁反拱抬起未张拉的次梁，从而致使后者的开裂。 

　　5.结语 

　　在超长结构设计中，应当通过有效的分析与计算，在综合考虑各种不利影响因素对结构内力和裂缝的影响之下做出科学的分析和判断，尽可能的调整建筑平面尺寸和结构布置，采取有效的技术措施和可靠的构造措施，进而节省工程造价和缩短工期。同时在设计的过程中当必须设置施工缝的时候则需要保证必要的缝宽，以防止发生碰撞破坏现象。[科]