资源描述
产生裂缝的原因以及影响
1.温差的形成及其影响在混凝土结构中，引起温度变化的热量主要源于水泥的水化热。地下室大体积混凝土基础中，混凝土强度级别较高（一般都高于C30），水泥用量大，因此混凝土在初凝过程中会有大量水化热产生。混凝土是热的不良导体，又由于地下室底版几何尺寸巨大，这些热量不易及时排出而积聚，导致了其内部温度迅速升高（最高时可达70～80℃）。相反，在构件表面，则由于散热条件良好，温度保持较低水平，这样就出现了内外温差。这种相对的“内胀外缩”对混凝土表面产生拉应力，当它超过混凝土拉伸极限1～1.5×10-4，裂缝就产生了。
2.混凝土收缩变形及其影响⑴化学收缩。混凝土硬化过程中，水泥要发生一系列化学变化，称之为水化，但水化生成物体积比反应前物质总体积要小，这种收缩，我们称之为化学收缩；⑵混凝土的干收缩。干收缩是由于混凝土内部吸附水蒸发引起凝胶体失水产生紧缩，混凝土的干收缩取决于周围环境的湿度变化。在大体积混凝土中，当这种收缩由于内外环境不一致而使混凝土构件表面拉应力超过其拉伸极限时，导致了裂缝的产生。
3.地基的不均匀沉降及其影响基础设计的主要依据是工程地质勘察报告。任何一个地质勘察，其结果都是近似的。当设计假设模型与地质实际不符等情况出现时，都很可能出现不均匀沉降。同时，由于上部建筑物荷载不同，也产生不均匀沉降。这种不均匀沉降对混凝土就产生拉应力，当应力超过混凝土极限拉伸值时，导致裂缝产生。这种裂缝一旦出现则比较严重，可能危及安全和使用等功能。
二、采取措施：
1.控制混凝土选材和配合比，掺加外加剂，减少水泥用量和用水量，降低水化热和收缩变形。普通硅酸盐水泥早期强度高但水化热大；矿渣水泥虽然比普通水泥比热低，但泌水、干缩现象严重，且后期硬化收缩也大；火山灰水泥后期收缩较大，同时经济效益也不合算。通过比较我们选择了粉煤灰水泥。
粉煤灰水泥特性如下：成分，在硅酸盐水泥中掺入占水泥重量20～40%的粉煤灰组合而成。特性，早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较小；耐冻性差；耐硫酸盐腐蚀及耐水性较好；抗炭化能力差；抗渗性较好；干缩性较小；抗裂性较好。选择粉煤灰水泥在技术上有两点好处：一是减少内部水化热的产生（因为减少了水泥用量）；二是减少混凝土的“干缩”量，这样从整体上对裂缝的产生和扩展起到了预防和抑制作用。
粗、细骨料：石子选择了级配良好的碎石，针、片状颗粒含量<8%；含泥量<0.5%；含硫杂质<0.5%；砂为中砂，细度模数为3.5，含泥量<5%；含硫杂质<0.5%.
另外，我们还采用了外加剂LN-800N和膨胀剂HEA，这在相当程度上减低水灰比和水泥用量降低了水化热，也使混凝土得到补偿收缩。
2.调整钢筋配置方案，增设温度传递分布筋，将混凝土内部热量及时传递出来，防止内部热量积蓄。
在配筋设计上，建议设计院在配筋率不变情况下，采用上下皮配筋差异方案，即底皮钢筋在无柱板带上无论纵横都采用Φ25@150，在有柱板带处上下皮筋均采用Φ25@130.由于混凝土有1米厚，考虑到散热速度，我们在底皮钢筋和顶皮钢筋之间设置了Φ25，温度分布筋，每平方米1根，上下采用搭接焊，将原来Φ28@200配筋方案彻底放弃了。这种上下错位分布，减小钢筋直径，加密钢筋间距在一定程度上缓和了混凝土收缩，上下搭接的的连通钢筋能快速把中间热量传递出来，减小裂缝产生的比例。
3.合理设置后浇带，减少早期不均匀沉降、放松约束程度。
不均匀沉降主要由地基地质和上部建筑荷载不一引起，由于地下室面积大，我们在主楼与辅楼相交接的位置设置了3条后浇带。同时，由于主楼地下室沿边狭长，我们在相应位置设置了后浇带，这样，有效地减少了工程早期可能不均匀沉降所产生的裂缝，也对整个底版放松了约束，同时还减少混凝土浇筑长度引起的蓄热量，减少温度应力，对裂缝的预防和控制扩展起到了相当的作用。
4.采取措施加强养护，对温度进行严密监控，防止出现较大温差。
施工（底板混凝土浇筑）控制在4月底完成，避开了暴晒和炎热天气。在养护上，我们从浇筑完开始，配4个专人养护，轮流值班。为了保证已浇好混凝土表面散热速度不至于过快，在其表面我们铺盖了草袋，并在草袋上再盖上尼龙薄膜，保持混凝土表面湿润，使之缓缓降温，将养护期延长至15天。 随着建筑科学技术的发展，近20年来又推出了第五种结构类型，即全新的钢－混凝土组合结构。该种新型建筑结构，充分发挥了钢材和混凝土的材料特性及优点，按其组合方式又可分为：钢管混凝土结构、钢－混凝土组合梁、外包钢组合结构和劲性钢筋混凝土结构等四种。它们的共同特点是：施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料。
钢－混凝土组合结构之一的钢管混凝土（即钢管砼－CFST），就是在钢管中充填素混凝土制成的建筑构件。它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，因而在高层和超高层建筑中得到了日益广泛的应用。其推广与发展的速度十分迅猛，并将成为二十一世纪高层和超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。
一、钢管砼的结构特点
钢管砼在高层建筑工程中，主要是作为受压管柱的建筑构件使用，与钢梁和梁柱节点等共同构成建筑物的框架结构体系。
钢管砼柱因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质。即管柱外部包裹钢管材料，管柱内部充填混凝土材料，因钢管壁对管内混凝土形成的刚性拘束作用，防止了管内混凝土的脆性破坏。实验和理论分析证明，钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，其物理性能上发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料。正是这种结构力学性质的根本变化，决定了钢管砼的基本性能和特点，并作为新型的第五种建筑组合结构显示出巨大的生命力和发展前景。
在高层建筑中，钢管砼的特征与优势如下：
1、钢管砼柱的抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上；
2、钢管砼柱截面比钢筋混凝土柱可减少60%以上，轮廓尺寸也比钢柱小，扩大了建筑物的使用空间和面积；
3、柱子截面减小，自重减小，有利于结构抗震，相当于设防烈度下降一级；
4、钢管砼柱自重减少，减轻了地基承受的荷载，相应降低了地基基础造价；
5、钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接，是施工最为快捷的建筑结构；
6、钢管砼柱内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱，从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上；
7、钢管砼具有的核心混凝土三向受压特性，利于刚刚问世的C60～80高强度混凝土安全可靠地推广应用。
由于上述各项优点，采用钢管砼柱时可节省大量的建筑材料，且素混凝土无须振捣，施工方便，工期短。根据计算，与钢筋混凝土柱相比，可节约混凝土60~70%，同时降低造价。若与全钢结构的钢柱相比，则可节约钢材50%，其工程造价也可降低45%。
在高层建筑设计中，钢管砼柱可以仅控制长细比而不必限制轴压比。此外因其整体性能好，还克服了普通钢结构钢柱存在的局部失稳的缺点。因此，与钢筋混凝土柱相比，截面设计可以减少60%以上。
例如，北京国际贸易中心塔楼的原结构设计由美国提供，采用的是钢筋混凝土结构，钢筋混凝土柱的截面设计尺寸为2200×2200mm，十分庞重。后改用了国内的钢管混凝土设计方案后，钢管砼柱的截面仅为φ1400×30mm，截面面积减少了2／3。
全国闻名的深圳赛格广场大厦，采用了钢管砼结构设计，其钢管砼柱最大截面仅为φ1600×28mm，若用钢筋混凝土柱，截面则应为2400×2200mm，柱截面面积减少了63%，粗略估算使整个大厦增加了使用面积八千多平方米。
显然，采用钢管砼结构的高层建筑，其经济效益非常显著。
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