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摘要：针对大连某冷库工程超长结构的具体特点，对该工程的结构体系进行比选，并对超长结构混凝土收缩应力进行分析，通过在混凝土中掺入补偿收缩混凝土膨胀剂和设置膨胀加强带，对楼板部分进行超长结构无缝设计，来控制混凝土收缩裂缝的产生。
关键词：结构体系比选；材料要求；混凝土膨胀剂；膨胀加强带
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
大连地区某冷库工程由主冷库和穿堂组成（图1），建筑面积为39862.68㎡。冷库共六层，每层的冷藏温度为-25℃。一至四层层高为5.65m，每层布三层货架，活荷载取20kN/㎡；五层层高为7.23m，六层层高为7.5m，每层均布四层货架，活荷载取27kN/㎡。穿堂共七层，一至四层层高为5.65m，五层层高为7.23m，六层层高为5m，七层层高为5.5m，穿堂一至六层的活荷载取值均为15kN/㎡。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为一组，建筑物场地土类别Ⅱ类。结构抗震等级：主冷库框架、板柱的柱为二级，剪力墙为一级；穿堂框架为二级，剪力墙为二级。
二、结构体系比选
根据冷库特点，本工程可选择的结构体系有框架结构和板柱剪力墙结构。
框架结构体系：该结构体系为由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。此结构体系优点：结构整体性好，平面布置较灵活，施工方便，技术简单，耐久性好，结构自重较板柱剪力墙结构轻，结构用钢量相对较低。其缺点：此结构体系跨度受普通钢筋混凝土材料特性的影响，最大跨度一般不超过10m，经济跨度为6m至8m,冷库内梁柱较多，影响其货物堆放，减小冷库的使用空间，降低冷库的有效使用容积。另外板底有主次梁，不利于顶排管和风道的设置，也不利于冷库内气流组织，梁板连接部分容易孳生霉菌，影响冷库内卫生。
板柱剪力墙结构体系：此体系也称为无梁楼盖结构体系，是由无梁楼板与柱组成的板柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。该结构体系优点：板底光滑，利于顶排管和风道的設置，同时也利于冷库内气流组织；板底无梁，可以充分利用库内的空间，可增加堆货高度，增加冷库的有效使用容积。其缺点：此结构体系抗侧力刚度比框架结构差，板柱节点的抗震性能也不如梁柱节点的抗震性能；此类结构由于冷库活荷载较大，因此板厚较大，结构自重较一般结构体系要重，同面积的土建成本要高于框架结构。
通过对框架结构和板柱剪力墙结构优点与缺点的比较，为了能更好的满足建筑使用功能的需要，本工程选用板柱剪力墙结构体系，楼板采用无粘结预应力无梁楼盖，屋面采用有檩钢屋盖；穿堂框架剪力墙结构，楼屋面采用钢筋混凝土梁板体系。
三、冷库结构材料要求
冷库结构是在常温下施工，低温下使用，结构构件在短期内有较大温差，温差引起的变形，比一般建筑物大很多。
冷仓库内，结构构件长期处在低温、低温高湿及温湿度频繁变化状态，由于材料热胀冷缩，引起垂直及水平方向收缩变形，在构件之间相互约束作用下产生温度应力。如果设计不当就会使结构产生裂缝。
结合冷库的使用特点，建筑结构应采用耐低温、耐湿、抗水性能好的材料。
（1）冻结间和负温房间应优先使用普通硅酸盐水泥，矿渣水泥也可使用。普通硅酸盐水泥与矿渣水泥相比，早期强度高，凝结时间快，需水量少，如果两种水泥混合使用，因收缩时间不同，将会产生裂缝。故规定两种水泥不得混用，也不允许同一构件中使用两种不同的水泥。
（2）冷间用的混凝土水灰比不得大于0.55，每立方米混凝土水泥用量不得少于300。
（3）-25摄氏度冷间混凝土抗冻标号应D150。
（4）工程投产前，对降温要进行控制，每日降温不得超过3℃，当库房（快速冷却间）温度降到4℃时，应保持3—4天，然后再继续降温。
四、超长结构设计
冷库部分平面尺寸为110m×44m,超出《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.1.1条关于伸缩缝最大间距的要求，属超长结构，浇注后的混凝土极易产生收缩裂缝，影响整个结构的耐久性及实际使用。按传统做法须每30～40m设一道后浇带，待60天混凝土收缩完成后再来浇筑后浇带。这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证整体质量，给建筑装饰也带来隐患。
针对本工程的具体特点，在混凝土中掺入补偿收缩混凝土膨胀剂并设置膨胀加强带，对楼板部分进行超长结构无缝设计，提高混凝土整体质量。
4.1补偿收缩混凝土基本原理
超长结构温度收缩、干燥收缩应力集于构件中部，为防裂而在此部位设膨胀加强带，以较大膨胀应力补偿温度收缩、干燥收缩应力。膨胀加强带是超长结构连续施工而应采取的措施，是一个“假缝”，膨胀加强带可根据现场情况确定整体连续浇筑或局部连续浇筑。膨胀混凝土在硬化过程中产生膨胀时，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，
则：Ac·σc=As·Es·ε2（假设无相对滑移）
设：μ=As/Ac，
则σc=μ·Es·ε2……（1）
式中σc—混凝土预压应力（Mpa），As—钢筋截面积，μ—配筋率（%），Ac—混凝土截面积，Es—钢筋弹性模量(Mpa),ε2—混凝土的限制膨胀率(%)。
由（1）式可见，混凝土预压应力与混凝土的限制膨胀率成正比例关系，也即随膨胀剂增加而增大，所以，通过调整膨胀剂的掺量，可使混凝土获得更大的预压应力。根据水平法向应力σx分布曲线，设想在应力大的地方，为防止开裂，设置膨胀加强带，全面地补偿结构的收缩应力，从而控制裂缝的出现。
补偿收缩混凝土加强带的性质是以较大膨胀应力补偿温差收缩应力集中的地方，所以，它可以替代后浇带。
4.2膨胀加强带的设计要求
膨胀加强带一般设置在收缩应力比较集中，需要采用自应力大的补偿收缩混凝土对两侧混凝土进行强化补偿。加强带的间距可控制在40～60m，膨胀加强带的宽度2米，并应在其两侧用密孔钢丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。墙体在与底板膨胀加强带相对应的位置上设置一条膨胀加强带，膨胀加强带保持贯通。
当用于补偿收缩混凝土时，强度等级不低于25.0Mpa，用于填充混凝土时，不低于30.0Mpa。由于后浇带和膨胀加强带的部位一般应力比较大，故用于后浇带和膨胀加强带的混凝土设计强度等级应比两侧混凝土提高一个等级。
本工程在建筑长度方向设两条膨胀加强带，间距大约40m，根据板的厚度，带宽设置为2米。膨胀加强带的两侧采用5mm密目钢丝网（快易收口网）,为防止混凝土压坏钢丝网，并用立筋Φ8@150及水平筋Φ16@200骨架加固，防止混凝土流入加强带，影响抗裂性能。
参考文献：
1、王铁梦工程结构裂缝控制[M]北京：中国建筑工业出版社 1997
2、徐维等 冷库设计规范(GB50072-2010)[S]北京：中国计划出版社 2010
3赵基达等混凝土结构设计规范(GB50010-2010) [S]北京：中国建筑工业出版社2010
关键词：结构体系比选；材料要求；混凝土膨胀剂；膨胀加强带
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
大连地区某冷库工程由主冷库和穿堂组成（图1），建筑面积为39862.68㎡。冷库共六层，每层的冷藏温度为-25℃。一至四层层高为5.65m，每层布三层货架，活荷载取20kN/㎡；五层层高为7.23m，六层层高为7.5m，每层均布四层货架，活荷载取27kN/㎡。穿堂共七层，一至四层层高为5.65m，五层层高为7.23m，六层层高为5m，七层层高为5.5m，穿堂一至六层的活荷载取值均为15kN/㎡。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为一组，建筑物场地土类别Ⅱ类。结构抗震等级：主冷库框架、板柱的柱为二级，剪力墙为一级；穿堂框架为二级，剪力墙为二级。
二、结构体系比选
根据冷库特点，本工程可选择的结构体系有框架结构和板柱剪力墙结构。
框架结构体系：该结构体系为由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。此结构体系优点：结构整体性好，平面布置较灵活，施工方便，技术简单，耐久性好，结构自重较板柱剪力墙结构轻，结构用钢量相对较低。其缺点：此结构体系跨度受普通钢筋混凝土材料特性的影响，最大跨度一般不超过10m，经济跨度为6m至8m,冷库内梁柱较多，影响其货物堆放，减小冷库的使用空间，降低冷库的有效使用容积。另外板底有主次梁，不利于顶排管和风道的设置，也不利于冷库内气流组织，梁板连接部分容易孳生霉菌，影响冷库内卫生。
板柱剪力墙结构体系：此体系也称为无梁楼盖结构体系，是由无梁楼板与柱组成的板柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。该结构体系优点：板底光滑，利于顶排管和风道的設置，同时也利于冷库内气流组织；板底无梁，可以充分利用库内的空间，可增加堆货高度，增加冷库的有效使用容积。其缺点：此结构体系抗侧力刚度比框架结构差，板柱节点的抗震性能也不如梁柱节点的抗震性能；此类结构由于冷库活荷载较大，因此板厚较大，结构自重较一般结构体系要重，同面积的土建成本要高于框架结构。
通过对框架结构和板柱剪力墙结构优点与缺点的比较，为了能更好的满足建筑使用功能的需要，本工程选用板柱剪力墙结构体系，楼板采用无粘结预应力无梁楼盖，屋面采用有檩钢屋盖；穿堂框架剪力墙结构，楼屋面采用钢筋混凝土梁板体系。
三、冷库结构材料要求
冷库结构是在常温下施工，低温下使用，结构构件在短期内有较大温差，温差引起的变形，比一般建筑物大很多。
冷仓库内，结构构件长期处在低温、低温高湿及温湿度频繁变化状态，由于材料热胀冷缩，引起垂直及水平方向收缩变形，在构件之间相互约束作用下产生温度应力。如果设计不当就会使结构产生裂缝。
结合冷库的使用特点，建筑结构应采用耐低温、耐湿、抗水性能好的材料。
（1）冻结间和负温房间应优先使用普通硅酸盐水泥，矿渣水泥也可使用。普通硅酸盐水泥与矿渣水泥相比，早期强度高，凝结时间快，需水量少，如果两种水泥混合使用，因收缩时间不同，将会产生裂缝。故规定两种水泥不得混用，也不允许同一构件中使用两种不同的水泥。
（2）冷间用的混凝土水灰比不得大于0.55，每立方米混凝土水泥用量不得少于300。
（3）-25摄氏度冷间混凝土抗冻标号应D150。
（4）工程投产前，对降温要进行控制，每日降温不得超过3℃，当库房（快速冷却间）温度降到4℃时，应保持3—4天，然后再继续降温。
四、超长结构设计
冷库部分平面尺寸为110m×44m,超出《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.1.1条关于伸缩缝最大间距的要求，属超长结构，浇注后的混凝土极易产生收缩裂缝，影响整个结构的耐久性及实际使用。按传统做法须每30～40m设一道后浇带，待60天混凝土收缩完成后再来浇筑后浇带。这种常规后浇带施工，工序繁多，时间跨度长，施工成本高，而且难以保证整体质量，给建筑装饰也带来隐患。
针对本工程的具体特点，在混凝土中掺入补偿收缩混凝土膨胀剂并设置膨胀加强带，对楼板部分进行超长结构无缝设计，提高混凝土整体质量。
4.1补偿收缩混凝土基本原理
超长结构温度收缩、干燥收缩应力集于构件中部，为防裂而在此部位设膨胀加强带，以较大膨胀应力补偿温度收缩、干燥收缩应力。膨胀加强带是超长结构连续施工而应采取的措施，是一个“假缝”，膨胀加强带可根据现场情况确定整体连续浇筑或局部连续浇筑。膨胀混凝土在硬化过程中产生膨胀时，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，
则：Ac·σc=As·Es·ε2（假设无相对滑移）
设：μ=As/Ac，
则σc=μ·Es·ε2……（1）
式中σc—混凝土预压应力（Mpa），As—钢筋截面积，μ—配筋率（%），Ac—混凝土截面积，Es—钢筋弹性模量(Mpa),ε2—混凝土的限制膨胀率(%)。
由（1）式可见，混凝土预压应力与混凝土的限制膨胀率成正比例关系，也即随膨胀剂增加而增大，所以，通过调整膨胀剂的掺量，可使混凝土获得更大的预压应力。根据水平法向应力σx分布曲线，设想在应力大的地方，为防止开裂，设置膨胀加强带，全面地补偿结构的收缩应力，从而控制裂缝的出现。
补偿收缩混凝土加强带的性质是以较大膨胀应力补偿温差收缩应力集中的地方，所以，它可以替代后浇带。
4.2膨胀加强带的设计要求
膨胀加强带一般设置在收缩应力比较集中，需要采用自应力大的补偿收缩混凝土对两侧混凝土进行强化补偿。加强带的间距可控制在40～60m，膨胀加强带的宽度2米，并应在其两侧用密孔钢丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。墙体在与底板膨胀加强带相对应的位置上设置一条膨胀加强带，膨胀加强带保持贯通。
当用于补偿收缩混凝土时，强度等级不低于25.0Mpa，用于填充混凝土时，不低于30.0Mpa。由于后浇带和膨胀加强带的部位一般应力比较大，故用于后浇带和膨胀加强带的混凝土设计强度等级应比两侧混凝土提高一个等级。
本工程在建筑长度方向设两条膨胀加强带，间距大约40m，根据板的厚度，带宽设置为2米。膨胀加强带的两侧采用5mm密目钢丝网（快易收口网）,为防止混凝土压坏钢丝网，并用立筋Φ8@150及水平筋Φ16@200骨架加固，防止混凝土流入加强带，影响抗裂性能。
参考文献：
1、王铁梦工程结构裂缝控制[M]北京：中国建筑工业出版社 1997
2、徐维等 冷库设计规范(GB50072-2010)[S]北京：中国计划出版社 2010
3赵基达等混凝土结构设计规范(GB50010-2010) [S]北京：中国建筑工业出版社2010