21世紀以后,國內建筑大多朝著“高、大、長”三個主流方向發展,實現了高層、超高層、超長高層建筑的建設。理論上來說,由于受天氣與溫度的影響,現代建筑結構越長,因溫度引起的收縮變形就越大,結構內部受到的變形約束力也隨之變得越大,久而久之就會造成建筑結構開裂,給工程質量造成影響。這就是我們在生活中常說的溫度及收縮裂縫。下面結合超長高層建筑結構施工實際,對溫度作用所造成的建筑裂縫原因作詳細分析。
一、溫度對建筑結構造成的影響
分析現代高層和超長高層建筑裂縫產生的原因,發現溫度影響是其裂縫產生的一個重要因素。從建筑結構的整體性來看,超長高層建筑結構具有兩個不好的特點,一是在建筑施工期間,如果連續澆筑混凝土構件,混凝土構件內部可能會因為水泥水化熱影響而產生巨大應力,導致超長混凝土結構產生裂縫;二是混凝土構件外部環境溫度變化過大后,極有可能造成混凝土構件產生熱脹冷縮效應,從而使得混凝土構件表面出現不均勻變形,變形受到約束后就會出現構件開裂。從這兩個方面來看,不管是建筑混凝土構件澆筑時的水化熱,還是外界環境溫度的變化,建筑結構內外溫度一旦變化過大,必然都會對建筑結構產生影響,致使結構裂縫產生。
二、溫度類型
上段內容論述了溫度對建筑結構的影響,現結合建筑施工實際,探討超長高層建筑施工中遇到的不同溫度類型,詳細如下。
1、地理條件分類
工程結構所處的地理位置和地理環境不同,結構受到的自然天氣變化影響也就不同?;\統來說,處于自然界的建筑工程及建筑結構可能會受到地理位置、地形條件、天氣氣溫變化、太陽輻射、雨、空氣等諸多因素的影響,這些因素中任意一個因素發生變化,建筑結構性能都會受到一定影響。但考慮到國內大多數建筑工程都是以鋼筋混凝土結構為主,采用混凝土材料施工、搭建起來的,所以它們在自然天氣條件下所受到的溫度影響主要包括三種,分別為年溫溫差影響、驟然降溫影響以及日照溫度變化影響。在這三種溫度類型中,年溫溫差是指年度溫度變化,該類溫差對建筑物結構有一定影響,是標準的建筑結構溫度作用類型:驟然降溫影響是指在建筑結構設計、施工以及使用過程中,因自然界強冷空氣突然侵襲,和原本的日落形成強烈反差的一種溫度變化,與年溫溫差一樣,該類型的溫度變化因素也會對建筑結構產生影響;最后日照溫度變化主要指在一天時間內,太陽照射在建筑結構表面不同部位所引起的溫度變化。
2、作用形式分類
如果按照溫度的作用形式來對影響建筑結構的溫度進行分類,可將其分為均勻溫差、表里溫差兩大類。鑒于溫度升降中升溫對建筑結構的影響并不大,甚至比降溫影響要小上許多倍,所以本文在這里只對降溫影響作詳細論述。所謂的均勻溫差是指建筑結構表面,尤其是混凝土構件截面所感受到的溫度變化,它的存在會導致混凝土結構發生變形,促使建筑貫穿裂縫產生后者表里溫差是指混凝土構件在澆筑或使用過程中,構件內外所產生的溫度差,而這一溫差產生的原因主要在于混凝土材料的性質,由于混凝土材料屬于熱的不良導體,所以施工應用過程中很容易產生內外溫差,引發結構變形。上段內容中提到的日照溫差實際就是一種表里溫差。
二、溫度應力的特點
一是它與一般的荷載應力不同?;旧蠎蛻儾辉俜虾唵蔚幕⒖硕申P系,即出現應變大而應力小,應變小而應力大的情況。二是因混凝土結構的溫度分布是瞬時變化的,所以在結構中的溫度應力也是瞬時變化的,具有明顯的時間性。
三是由于混凝土結構的溫度荷載沿壁板厚度方向的非線性分布,故截面上溫度應力分布具有明顯的非線性特征。
三、解決超長高層建筑溫度應力的技術措施
參考國內外近幾年來一些有關溫度作用的工程設計和科研成果,可將超長結構溫度作用的處理方法概括為“抗”、“放”、“調”三種方式。
“抗”是通過提高混凝土的強度、提高鋼筋混凝土的配筋率達到提高結構混凝土的極限抗拉、抗壓應變,采用補償收縮混凝土,以預壓應力抵消結構混凝土工作時的受拉變形,加強結構受溫度作用影響較大的部位?!翱埂钡闹饕胧┯性诮Y構設計時選擇的結構布置形式、合理確定結構承受的溫差作用、選用高強材料,采用專門的預應力措施、使用添加劑減小混凝土溫度的變化和收縮、設保溫層等。
“放”是按規范的要求,通過設置永久性伸縮縫減小結構混凝土溫度應力的影響范圍,使結構在較小的范圍內任其變形?!胺拧钡闹饕胧┯性O置伸縮縫、層問橡膠支座使構件變柔等。
“調”是“抗”、“放”兩種方法的綜合應用。通過混凝土配合比設計和材料選用、外加劑摻人、合理留置施工縫和施工期間臨時的溫度縫(通常稱為后澆帶)以及在施工時控制混凝土后期干縮量;采用混凝土低溫人模、低溫養護,盡量降低混凝土終凝時溫度,減少水化熱和收縮:充分掌握混凝土的澆灌振搗技術及振搗時間;墻、梁構件應分層散熱澆灌;在溫度應力較大部位合理配置預應力鋼筋同時加強薄弱部位。此外還可以通過支撐及邊界處理,減小結構構件的約束變形。
四、結束語
綜上所述,近幾年我國建筑事業發展、進步得更加迅速,建筑結構形式不斷朝著:“高、大長”方向發展,有力推動了建筑行業經濟的增長。超長高層建筑作為新時代下的建筑產物,因其具有著其他建筑所沒有的獨特性質,所以得到了業內人士的廣泛關注。但由于該類型建筑物在施工使用過程中容易受溫度影響,導致建筑結構出現開裂、變形等問題,所以必須及時采取措施加以解決,控制好溫度對超長高層建筑結構的影響,確保工程的使用安全。
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