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摘要：在中、大型体育场设计过程中经常出现超长混凝土结构的情况，为了保证建筑结构的安全性通常采取设结构缝或加设预应力钢筋的方法应对温度作用可能带来的混凝土开裂。三亚市体育中心体育场南北长约314米，东西宽约283米，通过进行温度作用分析并采用了严格的结构措施，实现了超长混凝土结构不设缝，不设预应力筋。本工程中对所有结构构件均进行了温度作用分析，本文仅针对其中梁、板、柱和墙相关部分进行说明。在混凝土楼板温度分析时，综合考虑了当地气候因素，结构后浇带封闭时间，混凝土的徐变、收缩和刚度退化等因素。在工程计算中软件采用SAP2000v15，本文简述了如何使用SAP2000计算软件的结果合理进行结构温度设计。
关键词：三亚市体育中心；温度作用分析；超长结构措施；基本气温；结构设计
In order to ensure the safety of the building structure, the method of structure joint or prestressed steel bar is usually adopted to deal with the concrete cracking caused by temperature action.Sanya Sports Center Stadium is 314 meters long from north to South and 283 meters wide from east to west.Through the analysis of temperature action and the adoption of strict structural measures, the super long concrete structure has no joints and no prestressed tendons. In this project, the temperature action of all structural members is analyzed. This paper only describes the relevant parts of beams, plates, columns and walls. In the temperature analysis of reinforced concrete floor, the local climatic factors, casting time of post-pouring strip, the creep, shrinkage and stiffness degradation of concrete are taken into account.Sap2000v15 is used in engineering calculation. This paper briefly describes how to use the results of SAP2000 calculation software to design the structure temperature reasonably.
Keywords：Sanya City Sports Center; Analysis of temperature action; Super-long structural measures; Basic temperature; Structural design
0引言
随着国家经济文化的发展和对全民体育的重视，我国现有体育场馆从数量到规模都已无法满足人民的需求，故近年来大量的体育建筑破土动工。体育建筑的功能要求导致其必然出现超长混凝土结构的问题，常见的做法为设置伸缩缝或者加入预应力钢筋。此时如果采用设缝的做法，不仅不利于结构的整体性能，同时也在施工和使用中制造了更多难点，故在规范中也规定了当采取相应加强措施，且考虑温度应力的影响并按计算配置温度筋时，可以增加伸缩缝的最大间距甚至不设缝。而设置预应力筋则是在增加造价的同时也增加了施工难度，并且一定程度上限制了使用功能。本文从板、梁、柱、墙等构件的温度作用分析入手，结合三亚市体育中心项目设计过程，简述超长结构中楼板不设缝、不设预应力筋的合理设计方式。
1工程概况
三亚体育文化中心体育场项目基地位于三亚市中心城区，属于城市空间布局中的大三亚综合发展核心区。
主体育场为复杂的甲级大型体育建筑，总建筑面积约87898m2，可容纳观众坐席数4.1万余座。体育场下部混凝土结构为观众看台、疏散平台及各功能用房，平面外轮廓近似五边形，南北长约314米，东西宽约283米，看台顶标高16.50米~22.90米。下部混凝土结构总共地上四层，首层层高6m，二、三层层高4.5m，顶部看台层高随看台顶标高变化。
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图1.建筑效果图
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图2.立面图
体育场看台上部覆盖了完整的钢结构环状罩棚。罩棚外轮廓五边形，内轮廓近似椭圆形，其外轮廓南北最大长度约290米，东西约253米，罩棚最宽处约84米，最窄处约68m，罩棚最高点标高44米，最大悬挑长度约38.6m。主体育场二层室外平台外轮廓全长近1000m，主体结构范围内未设置结构缝。
2计算软件
美国CSI公司编制：SAP2000v15中文版。
3温度作用分析
3.1基本气温
按《建筑结构荷载规范》附录E中，表E.5中海南省三亚市基本气温最低为16℃和最高为36℃。根据三亚气象台站历年记录三亚基本气候情况表可知历史记录中极端高温为35.9℃，中极端低温为5.1℃。按照《岩土工程勘察报告》中气象条件可知：多年平均气温25.7℃，极端低温为5.1℃，极端高温为41.5℃。结合三项数据，取设计用高温36℃，设计用低温14℃。
3.2后浇带封闭温度
本项目设置了一道环向后浇带，以环向后浇带为界，内环设置20道径向后浇带，外环设置22道径向后浇带，总体后浇带间距控制在40m左右。
3.3材料强度
墙、柱采用C40混凝土，梁、板、基础采用C30混凝土。
钢筋均采用HRB400级。
4楼板温度设计
温度取值如下：
设计升温=设计工作高温（36度）-后浇带封闭低温（15度）=+21度
设计降温=后浇带封闭高温（25度）-设计工作低温（14度）
+收缩降温（-10度）=-21度
在荷载组合时考虑混凝土结构应力松弛系数0.3和弹性刚度折减系数0.85。
4.1首层楼板温度应力设计值
图8.三层楼板环向应力（s11，MPa） 图9.三层楼板径向应力（s22，MPa）
4.4设计取值
由以上应力云图可得出，温度应力于首层楼板最大，二层楼板明显减小，三层楼板最小，且环向拉应力明显大于径向拉应力，详见表1.
表1.板应力分布表
4.5楼板配筋
4.5.1构造温度钢筋
按构温度加强造措施要求，楼板附加0.1%楼板通长温度钢筋，应平均分配于楼板上下部。本工程板厚120mm，计算得每延米楼板温度附加筋最小120mm²（上下层各为60mm²）。
4.5.2温度钢筋设计
考虑混凝土结构抗压能力强，抗拉能力弱，在降温时楼板产生由温度产生的拉应力应全部考虑由钢筋承担。且考虑钢筋与混凝土在受拉时会协同工作，故温度设计时应考虑钢筋受拉变形过大一样会引起混凝土开裂。故在配置楼板温度钢筋时，不应取钢筋拉应力设计值fy，本工程设计时采用了210N/mm²。
表2.各层楼板环向温度配筋结果表格
4.5.3实配钢筋
楼板设计中，板配筋叠加温度应力需增加的配筋，且楼层每层每向贯通钢筋的配筋率控制不小于0.3%。
表3.二层板实际配筋表
其它层看台部分与三座独立商业分别配筋，不予详述。
5结构梁温度设计
在进行梁温度设计时，对整体结构进行了分区，以下内容以首层顶1~2区为例进行论述。
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图10.首层顶梁1~2区分区图
图12.首层环向框架梁径向受力
首层环向框架梁内温度应力大部分约为1.0MPa左右，采用三级钢筋，考虑部分控制裂缝开展，钢筋强度按照210MPa取值，全截面附加温度纵筋配筋率约0.50%左右，附加钢筋向上逐层减小。径向梁温度作用下拉应力较小，不起控制作用，同时综合考虑梁内腰筋及上下拉通筋，大部分径向梁内无须额外增加温度筋。构造上，梁设计中腰筋在两端支座处均要求按受拉锚固设计。
表4.首层环向框架梁温度配筋（部分）
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6结构柱温度设计
本项目对结构柱的设计进行了温度工况和中震不屈服工况下的包络设计。经过对比，可知除场芯内部部分看台下超短柱外，二层大部分框架柱由温度作用组合控制，同时应核对其他工况组合下配筋进行包络设计。
7剪力墙温度设计
混凝土剪力墙及筒体自身及基础约束刚度均较大，温度应力集中，尤其在约束位置应力水平较高，局部最大拉应力约1.5~2.5Mpa。考虑抗震性能化设计后，除局部由中震不屈服组合控制外，剪力墙配筋基本由温度作用起主要控制作用。
8其他结构超长措施
1）严格控制后浇带浇筑时间，且浇筑温度在25℃以下。
2）采用低水化热的普通硅酸盐水泥和级配良好的碎石骨料配制混凝土，并适量掺入粉煤灰。
3）采用高效减水剂，降低水泥用量，严格控制水胶比。
4）施工单位应制定合理的施工组织措施、混凝土低温入模，看台等超长部位混凝土浇注必须在凌晨气温最低时进行。
5）加强混凝土养护、覆盖等：施工单位必须制定切实可行的养护和覆盖措施，并报设计认可。
9结语
1.考虑混凝土收缩徐变效应。
2.结合施工顺序调整后浇带合拢时间
3.对结构进行合理的温度分析。
4.应按照40m左右间距设置伸缩后浇带。
5.对于水平构件，对环状结构环向温度作用大于径向，并设置温度附加筋。
6.大跨结构在6度区时，竖向构件由温度作用组合起主要控制作用。
7.应采取有效的施工措施控制温度应力影响。