武汉东艺建筑设计有限公司 湖北省武汉市 430032
摘要：当前，在大型建筑工程项目施工中通常会遇到超长混凝土结构，这类结构的组成复杂，施工工序多，尤其是在进行混凝土浇筑时，必须考虑到温度应力对于混凝土浇筑质量的影响。为了消除混凝土温度应力病害问题，在设计阶段务必进行合理的设计来控制超长结构中混凝土内部温度应力对施工质量的影响。对超长结构进行受力分析可以发现，内部温度应力的产生会影响梁柱和楼板等构件的受力状态，从而导致结构出现裂缝，最终影响建筑结构的适用性。
关键词：超长结构；温度应力；控制措施
前言
随着建筑行业日新月异的发展，大型住宅项目超长地下室大量涌现。在结构设计中，如何进行温差取值，如何选取温度工况进行温度应力分析并采取措施，已成为此类项目结构设计中的关键问题。
1超长结构温度应力病害问题
在大型建筑工程项目设计中，通常会因为建筑使用需求或生产需要而出现超长超宽的建筑。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）规定，处在室内环境的钢筋混凝土结构设置伸缩缝的间距最大不得超过100m（装配式排架结构），对于室外环境中钢筋混凝土结构设置伸缩缝间距的要求更加严格。但是由于我国基础建设迅猛发展，大型商业综合体及大型工业厂房等不断涌现，并且很多情况下这类建筑是要求少设缝甚至是不设缝的。这就需要结构设计人员考虑到超长混凝土结构的优化设计，主要是考虑超长混凝土结构的温度应力对于结构内部应力和质量的影响。如果在设计中不考虑温度应力的控制措施，温度应力的叠加会导致结构出现裂缝，引发结构观感不适及质量问题。
2建筑工程施工过程中温度应力的形成原因分析
2.1早期
温度应力出现的早期，是指从混凝土混合，到浇灌开始，再到水泥放热结束约30d左右的时间。在这段时间里，混凝土本身的浇筑过程加入了大量的水、砂、介质等物质，使得水泥与其他物质高效混合，在一段时间内就会产生一系列化学变化，进而释放出大量的水化热，而浇注到模具之内的混凝土本身弹性空间不够大，就极易发生一些热量变化，这一时期在混凝土内部极易生成温度应力。这一阶段是温度应力出现的初期，工作人员一般也都非常关注，会开展一系列其他物质混合和外部养护的措施，可以使这一时期的温度应力有效减弱。另外，在作业的过程中加上有效的防晒和保温措施，也能够使这一时期的温度应力相应缓解。
2.2中期
温度应力形成中期是指从水泥放热作用基本结束再到混凝土冷却稳定整个过程中产生的一些温度应力。在这个阶段中整个混凝土结构趋于稳定，温度应力产生的效果也逐步显现。在这个阶段，温度应力的产生主要是指由于混凝土逐步冷却及外界温度变化所产生的内部应力。这一时期的应力易与早期的残余应力相叠加，但这个阶段对混凝土的弹性模量不会产生较大影响。这一时期可以借助一些外部养护手段，使其效果有效削弱。
2.3晚期
温度应力产生晚期的效果是指混凝土完全冷却至混凝土结构投入使用的这段时期，外界温度变化对混凝土内部结构所产生的一些效果。外界温度变化引起混凝土结构形变所产生的应力与前面两种残余应力相叠加而出现的一种综合作用效果。为考虑维护结构保温作用产生的温差效应，需根据建筑物所在地理位置的实际，建筑保温情况，空调设置情况等因素进行温度应力计算，并在建筑物长边方向、屋面板位置，及建筑物两端配置一定数量的温度钢筋，以克服温度应力对建筑物产生的不利影响。
3超长结构温度应力分析
3.1超长结构梁温度应力分析
在大型建筑工程项目设计中，对建筑构件进行受力分析时可以发现，基础对于梁的约束作用力会随着楼层的增加逐渐减小，也就是说在结构顶部，基础对梁的约束力可以忽略不计。因而，在超长结构设计中，主要考虑低楼层超长结构梁的温度应力。在设计中，通过优化梁结构的材料，降低梁结构与基础的约束作用，可以避免梁结构在基础约束力和温度应力的作用下出现贯穿性的裂缝。
3.2超长结构板温度应力分析
对于楼板，分布的温度应力也有其规则可循。在建筑结构底部与结构顶端，结构板温度应力较大，底部结构板由于离建筑基础较近，受到框架梁的约束较大，因此产生内部应力。在结构顶端，虽然受到框架梁的约束小，但是由于与外界环境直接接触，屋面板与内部构件内外温差不一样，二者之间的变形导致此处的附加温度应力很大，导致顶部楼板温度应力较为突出。同时，在超长建筑结构中的平面布置发生突变的部位出现了应力突然加大的现象，一般平面布置规则较好的柱网内部楼板产生的温度应力较小。对极有可能出现应力集中的位置，在设计过程中必须予以重视，需要经过仔细的计算与研究，排除可能出现的错误，如果处理得不恰当，就会引起混凝土出现局部开裂的现象，严重的会导致整体结构无法正常使用。
4超长混凝土结构温度应力的控制措施
为了进一步促进我国建筑行业的发展，在大型建筑项目中进行超长结构设计时，一定要考虑到结构内部的温度应力对超长结构施工质量的影响。相关人员需要分析超长结构内部的受力情况，分析温度应力对梁、板结构等产生的附加作用，然后采取有效措施来消除温度变化对超长结构的不利影响。下文结合大型项目设计经验和行业内对于温度应力的控制设计方案，简要提出以下控制措施。
4.1减少构件之间的约束力
在针对超长混凝土结构裂缝问题进行处理时，可以适当减少构件之间存在的约束力，增加混凝土结构的灵活性，使得其变形性能增加，从而有效防止混凝土结构出现因内力作用而引起的裂缝问题。首先，竖向的构件尺寸越小、层高越高，抗侧移刚度越小，对梁板的约束作用越小，从而能够降低对超长混凝土结构的约束应力，但是这种做法会使得结构的整体刚度降低；其次，设置具有滑动性的支座，预留出足够的变形空间，这样也能降低对梁板的约束作用；最后，设置后浇带或膨胀加强带，能够降低施工过程中温度应力的作用影响，从而能够有效降低裂缝问题的发生概率。
4.2优化超长结构的抗拉伸性能
在大型建筑工程项目实际施工中，由于超长结构的混凝土体积较大，在外界温度变化较大时，混凝土结构内外的温差会较大，这样结构内外的温差会导致结构内出现较大的温度应力，如果不及时消除温度应力的作用，会逐渐导致结构出现裂缝和变形问题。为了控制好超长结构的温度应力，应优化超长结构的抗拉伸性能，可以对混凝土材料进行设计优化，提升混凝土材料的膨胀性能；在设计中可以在混凝土的配合比中加入膨胀剂。另外，可以对一些大型的建筑构件进行预应力施工，这样可以利用预加应力来平衡温度应力，有效控制超长结构的温度应力，保证建筑工程项目的施工质量。
结束语
总之，随着我国建筑行业的发展，我国的建筑工程项目逐渐朝着大型化和复杂化的方向发展，在这些项目开展过程中经常会涉及超长结构混凝土的设计优化问题。结合当前超长结构中出现的温度应力病害问题，一定要在设计阶段采取有效的措施控制温度应力，通过分析温度收缩变形和裂缝的特性及影响因素，对梁、板进行深入详细的温度应力分析，合理控制温度应力，保证超长混凝土结构的施工质量，提升建筑工程项目的整体质量。
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