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摘要：从设计方面分别介绍设置伸缩缝、后浇带、降低约束刚度和加强构造配筋这四项措施对于控制钢筋混凝土结构的温度效应的作用。
关键词：伸缩缝 后浇带 约束刚度 温度效应
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（b）-0061-01
1 伸缩缝
设计规范规定：现浇钢筋砼结构在室内或土中环境下长度超过55m时，在室外环境下超过35m时就应设置伸缩缝（当屋面无保温、隔热层时按露天环境考虑）。伸缩缝的设置一般是通过设置双柱或双墙，这样可以将上部结构断开形成独立的温度区段以便结构在温度荷载作用下自由伸缩，但是上述双柱或双墙共一个基础。虽然伸缩缝可以起到减小温度应力的作用，但是对整体结构会产生下列影响：通过设置双排框架形成伸缩缝，影响美观的同时也会增加材料成本、提高造价，给施工带来不便，不利于整体结构的抗震；给建筑构造带来不便，如保温层、防水层在伸缩缝处的处理措施。在如何设置伸缩缝方面现在还有诸多不确定之处：（1）如果采用了减小混凝土温度变化、收缩的措施或者预应力措施时，可适当增大伸缩缝间距，但是却没明确间距增大的值。（2）对于伸缩缝间距的影响因素只纳入了结构物长度和保温层、隔热层这几个因素，没考虑整体结构高度的影响以及其他措施的影响。
2 后浇带
结构长度一直被认为是控制结构开裂与否的重要影响因素。通过MIDAS软件的数值模拟分析和现场调查测量，发现结构裂缝的产生是多方面因素的综合作用，结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一。发现结构长度与温度应力是呈非线性关系，如果钢筋混凝土结构整体长度小于规范所规定值，相同温度荷载作用下产生的结构内力较小，虽然设置后浇带和伸缩缝能够有效地控制裂缝的产生，但是对于大面积的混凝土现浇楼板、深梁等其他刚性约束强的结构，即使承受的温度荷载不大也容易产生裂缝。
当结构纵向长度较长时，可以采用在施工过程中选择适当的位置（如剪力较小位置）设置后浇带（在后浇带处需增加配筋率）的方法来避免设置伸缩缝。一般后浇带的位置宜设置在梁跨1/3处，设置每隔为20～30m，后浇带的宽度一般取700～1000mm，梁的纵向钢筋可以断开也可以贯通后浇带。后浇带范围的纵向钢筋采用搭接，搭接长度按规范取45d（其中d为钢筋直径）。后浇带宽度范围的混凝土在两个月后才能浇筑。在这个时间段内后浇带两侧混凝土的收缩自由且能完成绝大部分。后浇带的封闭时机应当选在冬季，浇筑后浇带时应当采用添加膨胀剂的混凝土，同时砼强度应当比结构砼强度等级高一级，后浇带的养护也非常重要。后浇带起到的作用是释放混凝土硬化过程中体积收缩而产生的收缩应力，没有减小整体结构温度应力的作用。另外如果结构比较长且只在梁的适当位置设置了后浇带而没有设置伸缩缝，应当增大楼面板的纵向钢筋的配筋率，以便提高结构混凝土板的抗裂能力。
一些大跨度土建工程除了采用设置后浇带法来减小混凝土收缩应力外还采用跳仓施工法，就是把整个混凝土结构按纵向进行分段施工，浇一段隔一段这样间隔式施工，相邻段浇筑间隔多于5d，这样很大程度的减小了混凝土初凝阶段的干缩作用及较大温差，跳仓法的原理其实与后浇带法是一样的，前者是以施工缝区段作为后浇带，间隔时间比较短，如果施工工期允许的话间隔时间长一些将会达到更明显的效果。
钢筋混凝土结构或构件裂缝并不都是不利的，有些裂缝对结构几乎没有影响。可以通过一些有利的设计方法、材料选择和施工措施等来控制对结构裂缝的产生。当因为一些估计不足的因素出现了少量裂缝时，采用例如化学灌浆方法处理仍然能使得结构满足设计使用要求，那么这样的话是可以不设置后浇带的。从长期正常使用来看设置后浇带相比设置伸缩缝具有以下优点：施工便捷、防水性能好、结构整体性好和抗震性好。
3 降低约束刚度
在外荷载作用下产生的内力与结构几何尺寸及荷载大小有关，结构在变形作用下的内力不仅与结构几何尺寸及变形作用有关，却还与结构的约束刚度有关。
例如：在一根简支矩形截面梁的两端加上转动约束，梁的截面高度为h，在温度荷载（内外温差△T）作用下，梁的约束力矩值可表示为：
式中：为混凝土的线膨胀系数。
由上式可以看出约束力矩与温差成正比，与截面高度成反比，而且还与梁的抗弯刚度成正比。上式只适用于钢筋混凝土梁的裂缝刚出现的时候，因为随着裂缝的产生梁的抗弯刚度是会减小的，此时部分约束内力会得到释放。通过计算软件建模计算发现钢筋混凝土框架结构的温度应力最大值出现在底层，位移最大值出现在顶层，这是因为基础被看作固定端，底层最靠近基础，受到基础的约束作用最大。综合上述，减小结构或构件的约束刚度能有效的减小温度内力。
减小约束刚度一般可以采用在约束体与被约束体的作用面上设置隔离层和改变支座形式（如设置滑动支座等）。另外合理的立面楼层设计和平面布局和、尽量减少截面的突变等都能减小约束应力。对于较长的结构基础在工期允许的情况下应当采取分段分层浇灌、合理设置垂直或水平施工缝或者在基础适当位置设后浇带，以达到放松约束减小约束应力（温度应力）的目的。
4 加强构造配筋
由于配筋率对结构抗裂影响很大，在进行结构设计时很有必要适当增加配筋率。对连续式混凝土楼板不适合采用分离式配置板筋，最好采用双层双向连续式配筋；对于转角处的楼板由于受双向约束作用较大宜配置双层放射式筋，楼板如有开洞（常见于工业建筑）应在洞口处平行洞边配置加强筋；在混凝土梁截面的腰部位置增配直径为8～14mm间距200mm的构造钢筋。在基础内部也应当增设温度配筋，一般在基础转折部位、截面突然变化、孔洞周边及转角设置斜向钢筋，这样能有效减小集中应力的作用。特别是在结构底层（约束刚度大）和顶层（温度荷载大）应当加强温度构造配筋以提高混凝土的抗拉强度，以控制结构温度裂缝的产生及开展。
参考文献
[1] 贾旭伟.混凝土结构温度裂缝成因及控制措施[J].山西建筑，2008，34（1）：41-142.
[2] 王铁梦.建筑工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[3] 樊江，陶燕.框架结构的温度应力、变形计算及构造措施[J].昆明理工大学学报，2002，25（l）：4-9.
[4] 丁翠红，顾建文.大型多层框架的裂缝控制设计理论及其应用[J].建筑技术，2003，34（4）：252-254.
[5] 王国林，梦少平.超长预应力混凝土结构后浇带设计新方法[J].建筑技术，2008，39（12）：947-950.
关键词：伸缩缝 后浇带 约束刚度 温度效应
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（b）-0061-01
1 伸缩缝
设计规范规定：现浇钢筋砼结构在室内或土中环境下长度超过55m时，在室外环境下超过35m时就应设置伸缩缝（当屋面无保温、隔热层时按露天环境考虑）。伸缩缝的设置一般是通过设置双柱或双墙，这样可以将上部结构断开形成独立的温度区段以便结构在温度荷载作用下自由伸缩，但是上述双柱或双墙共一个基础。虽然伸缩缝可以起到减小温度应力的作用，但是对整体结构会产生下列影响：通过设置双排框架形成伸缩缝，影响美观的同时也会增加材料成本、提高造价，给施工带来不便，不利于整体结构的抗震；给建筑构造带来不便，如保温层、防水层在伸缩缝处的处理措施。在如何设置伸缩缝方面现在还有诸多不确定之处：（1）如果采用了减小混凝土温度变化、收缩的措施或者预应力措施时，可适当增大伸缩缝间距，但是却没明确间距增大的值。（2）对于伸缩缝间距的影响因素只纳入了结构物长度和保温层、隔热层这几个因素，没考虑整体结构高度的影响以及其他措施的影响。
2 后浇带
结构长度一直被认为是控制结构开裂与否的重要影响因素。通过MIDAS软件的数值模拟分析和现场调查测量，发现结构裂缝的产生是多方面因素的综合作用，结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一。发现结构长度与温度应力是呈非线性关系，如果钢筋混凝土结构整体长度小于规范所规定值，相同温度荷载作用下产生的结构内力较小，虽然设置后浇带和伸缩缝能够有效地控制裂缝的产生，但是对于大面积的混凝土现浇楼板、深梁等其他刚性约束强的结构，即使承受的温度荷载不大也容易产生裂缝。
当结构纵向长度较长时，可以采用在施工过程中选择适当的位置（如剪力较小位置）设置后浇带（在后浇带处需增加配筋率）的方法来避免设置伸缩缝。一般后浇带的位置宜设置在梁跨1/3处，设置每隔为20～30m，后浇带的宽度一般取700～1000mm，梁的纵向钢筋可以断开也可以贯通后浇带。后浇带范围的纵向钢筋采用搭接，搭接长度按规范取45d（其中d为钢筋直径）。后浇带宽度范围的混凝土在两个月后才能浇筑。在这个时间段内后浇带两侧混凝土的收缩自由且能完成绝大部分。后浇带的封闭时机应当选在冬季，浇筑后浇带时应当采用添加膨胀剂的混凝土，同时砼强度应当比结构砼强度等级高一级，后浇带的养护也非常重要。后浇带起到的作用是释放混凝土硬化过程中体积收缩而产生的收缩应力，没有减小整体结构温度应力的作用。另外如果结构比较长且只在梁的适当位置设置了后浇带而没有设置伸缩缝，应当增大楼面板的纵向钢筋的配筋率，以便提高结构混凝土板的抗裂能力。
一些大跨度土建工程除了采用设置后浇带法来减小混凝土收缩应力外还采用跳仓施工法，就是把整个混凝土结构按纵向进行分段施工，浇一段隔一段这样间隔式施工，相邻段浇筑间隔多于5d，这样很大程度的减小了混凝土初凝阶段的干缩作用及较大温差，跳仓法的原理其实与后浇带法是一样的，前者是以施工缝区段作为后浇带，间隔时间比较短，如果施工工期允许的话间隔时间长一些将会达到更明显的效果。
钢筋混凝土结构或构件裂缝并不都是不利的，有些裂缝对结构几乎没有影响。可以通过一些有利的设计方法、材料选择和施工措施等来控制对结构裂缝的产生。当因为一些估计不足的因素出现了少量裂缝时，采用例如化学灌浆方法处理仍然能使得结构满足设计使用要求，那么这样的话是可以不设置后浇带的。从长期正常使用来看设置后浇带相比设置伸缩缝具有以下优点：施工便捷、防水性能好、结构整体性好和抗震性好。
3 降低约束刚度
在外荷载作用下产生的内力与结构几何尺寸及荷载大小有关，结构在变形作用下的内力不仅与结构几何尺寸及变形作用有关，却还与结构的约束刚度有关。
例如：在一根简支矩形截面梁的两端加上转动约束，梁的截面高度为h，在温度荷载（内外温差△T）作用下，梁的约束力矩值可表示为：
式中：为混凝土的线膨胀系数。
由上式可以看出约束力矩与温差成正比，与截面高度成反比，而且还与梁的抗弯刚度成正比。上式只适用于钢筋混凝土梁的裂缝刚出现的时候，因为随着裂缝的产生梁的抗弯刚度是会减小的，此时部分约束内力会得到释放。通过计算软件建模计算发现钢筋混凝土框架结构的温度应力最大值出现在底层，位移最大值出现在顶层，这是因为基础被看作固定端，底层最靠近基础，受到基础的约束作用最大。综合上述，减小结构或构件的约束刚度能有效的减小温度内力。
减小约束刚度一般可以采用在约束体与被约束体的作用面上设置隔离层和改变支座形式（如设置滑动支座等）。另外合理的立面楼层设计和平面布局和、尽量减少截面的突变等都能减小约束应力。对于较长的结构基础在工期允许的情况下应当采取分段分层浇灌、合理设置垂直或水平施工缝或者在基础适当位置设后浇带，以达到放松约束减小约束应力（温度应力）的目的。
4 加强构造配筋
由于配筋率对结构抗裂影响很大，在进行结构设计时很有必要适当增加配筋率。对连续式混凝土楼板不适合采用分离式配置板筋，最好采用双层双向连续式配筋；对于转角处的楼板由于受双向约束作用较大宜配置双层放射式筋，楼板如有开洞（常见于工业建筑）应在洞口处平行洞边配置加强筋；在混凝土梁截面的腰部位置增配直径为8～14mm间距200mm的构造钢筋。在基础内部也应当增设温度配筋，一般在基础转折部位、截面突然变化、孔洞周边及转角设置斜向钢筋，这样能有效减小集中应力的作用。特别是在结构底层（约束刚度大）和顶层（温度荷载大）应当加强温度构造配筋以提高混凝土的抗拉强度，以控制结构温度裂缝的产生及开展。
参考文献
[1] 贾旭伟.混凝土结构温度裂缝成因及控制措施[J].山西建筑，2008，34（1）：41-142.
[2] 王铁梦.建筑工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[3] 樊江，陶燕.框架结构的温度应力、变形计算及构造措施[J].昆明理工大学学报，2002，25（l）：4-9.
[4] 丁翠红，顾建文.大型多层框架的裂缝控制设计理论及其应用[J].建筑技术，2003，34（4）：252-254.
[5] 王国林，梦少平.超长预应力混凝土结构后浇带设计新方法[J].建筑技术，2008，39（12）：947-950.