高强度混凝土–钢板组合剪力墙混凝土裂缝检测分析

结合长沙国际金融中心项目就钢板剪力墙应用进行研究,通过对组合剪力墙早期应变、温度监测和分析计算,得出组合剪力墙开裂状态,分析混凝土开裂原因,对后续施工的实际工程提出意见与建议,对钢板混凝土组合剪力墙结构耐久性的提高有一定的实际意义。     

钢板-混凝土组合剪力墙裂缝机理与控制技术

国瑞·西安金融中心施工中,为改善钢板-混凝土组合剪力墙裂缝防控效果,对原材料选择、配合比设计、钢板墙构造、施工工艺及养护措施进行研究,制订了混凝土防裂措施,设计了足尺模型,通过研究组合剪力墙的温度场、早期应力、应变发展趋势及规律,确定了防止剪力墙裂缝的方法,裂缝控制效果显著。     

钢板-混凝土组合剪力墙混凝土开裂原因分析

结合目前超高层建筑中通常采用的钢板-混凝土组合剪力墙结构特点,介绍了该类结构的开裂因素,并采用数学方法描述了钢板与混凝土在水化阶段的变形协调性问题;讨论了钢板初始温度与混凝土浇筑温度差异的3种情况;对钢板与混凝土相互约束状态下的应变发展规律进行较为详细的阐述,指出应变发展规律与温度发展规律基本一致,混凝土在温升阶段产生拉应力,降温阶段产生压应力,并逐步消除温升阶段积累的拉应力;在数学分析基础上提出了该类结构的防裂要素,并结合工程实例进行了初步验证。     

钢板开缝对钢板混凝土组合剪力墙早期抗裂性能的影响研究

针对钢板混凝土组合剪力墙早期开裂问题,研究了钢板开缝对组合剪力墙早期抗裂性能的影响。首先基于截面约束应变分布假定,推导了开缝钢板混凝土组合剪力墙在等温荷载作用下的混凝土约束应变近似计算公式。然后采用有限元分析方法,通过实例分析对比验证了近似公式的可用性。综合近似公式和有限元分析得出了在等降温荷载作用下,钢板开缝使得混凝土约束拉应变内增外减,缝间距或缝间钢板长度一定时,缝宽越大,内增外减效应越明显。最后通过分析和讨论得出,在一定条件下,通过对钢板开缝,能够提高钢板混凝土组合剪力墙的早期抗裂性能。     

钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制的研究

超高层建筑核心筒钢板-混凝土组合剪力墙,结构尺寸大、强度等级高、钢板与混凝土线膨胀系数差异等,容易引起墙体表面开裂现象。为控制裂缝,通过优化配合比、监测温度和应变等手段研究裂缝,结果表明:钢板-混凝土组合剪力墙中心最高温度低于理论试验绝热温升最高温度;剪力墙水平方向应变大于竖直方向应变,容易产生纵向裂缝;监测发现168 h内产生最大拉应变为125με,即产生拉应力为4.5 MPa,最大压应变为300με,压应力为10.8 MPa;墙体表面无裂纹,表观质量趋近完美。     

钢板混凝土组合剪力墙早期内外温差影响因素分析

针对钢板混凝土组合剪力墙早期易出现温度裂缝的问题,采用有限元分析方法研究钢板混凝土组合剪力墙构件早期温度场。对混凝土的水化热、入模温度、散热系数和配钢率进行参数分析,分析结果显示,墙体内外温差与水化热、入模温度和散热系数均具有正相关性,与配钢率成负相关;另外,墙体内外温差峰值出现时间与水化热和配钢率均无关,但随着入模温度或散热系数的增大向前推移,进一步加剧了墙体早期开裂风险。研究结果可为钢板混凝土组合剪力墙早期抗裂提供指导。     

早期裂缝对钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响研究

钢板混凝土组合剪力墙在施工中易出现早期温度裂缝和收缩裂缝,为定量分析早期裂缝对钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响,基于混凝土受拉损伤等效模拟混凝土裂缝方法,对含早期裂缝的组合剪力墙抗剪承载力进行研究。首先提出降温生成初始裂缝和后续推覆分析的两步法,然后通过不同参数模型间的结果对比,分析开裂程度、轴压比和含钢率对含早期裂缝的钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响。     

钢板-混凝土组合剪力墙早期温度变化规律

以西北第一高楼-国瑞·西安金融中心为工程背景,设计了低水化热高流动性高强混凝土,选取1.7 m厚的钢板-混凝土组合剪力墙为足尺模型进行温度监测试验,对墙体混凝土的早期温度场变化规律、墙体内外温差变化规律以及墙表与环境温差变化规律进行了研究,并与规范进行了对比分析,为实际工程的后续施工提供依据,也为钢板-混凝土组合剪力墙的裂缝控制提供数据支撑和应对措施。     

大厚度组合剪力墙早期温度场试验研究

大厚度钢板-混凝土组合剪力墙在施工中会产生大量水化热且不易散热,带来的温度问题极易导致墙体裂缝。为了研究组合剪力墙的早期温度变化规律,进行了墙厚度达1.7 m的足尺剪力墙模型试验,从浇筑混凝土开始进行了为期30 d的实时温度监测,通过对组合剪力墙的温度变化规律、温差变化规律及温度梯度变化规律的分析,研究了温度场变化规律及其与墙体裂缝之间的内在联系,并与规范限值进行了对比,对钢板-混凝土组合剪力墙温度裂缝的预防提出了建议。     

大体积高强混凝土早期温度、应变测试与分析

超高层建筑的基础底板混凝土的体量超过万立方米,尺度也比一般的构件大,研究其施工期间性能的变化有助于制定合理的浇筑工艺.通过对尺寸为6m×8m×3m的大体积高强混凝土试块进行早期温度及应变监测,分析了大体积混凝土早期温度随时间的发展趋势及分布规律,探讨了混凝土早期裂缝产生机理,提出了早期混凝土温度应力计算的方法,并进行了开裂分析.根据试验及分析结果,对大体积高强混凝土的早期温度控制提出了建议.     

建筑技术

正2018年第7期要目国瑞·西安金融中心工程创新技术研究与应用超高层建筑钢结构施工综合技术超长抗压桩施工关键技术研究基础底板超大体积混凝土水化热控制技术超厚筏板钢筋支撑施工技术钢板–混凝土组合剪力墙早期混凝土应变规律试验研究350 m高混凝土泵送技术国瑞·西安金融中心超高层测量技术     

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

钢板-混凝土组合剪力墙开裂原因分析及防控措施

钢板-混凝土组合剪力墙开裂问题一直是困扰工程界的一大难题,现结合超高层建筑工程实践中常出现的钢板-混凝土组合剪力墙开裂现象,从墙体开裂理论分析、数学分析和实验分析三个角度对钢板-混凝土组合剪力墙裂缝产生机理进行了初步探索。通过对原材料、配合比、结构设计和施工四个方面的优化,达到防控钢板-混凝土组合剪力墙开裂的目的。最后得出墙体开裂原因大致可以分为施工和早期养护、温度变形不协调、混凝土的自收缩作用和外界环境的腐蚀四类。实践证明,该钢板-混凝土组合剪力墙开裂原因分析和防控措施,为其在超高层建筑中的充分应用提供了依据。     

混凝土早期裂纹发展规律

通过现场实测,对混凝土早期温度、应变随龄期的变化及分布规律进行了深入研究,并在此基础上对条形混凝土结构早期最可能开裂区域、时段进行了研究.结果表明:混凝土早期拉应变经历了急剧上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分别为混凝土灌注结束后36～48 h,192～240 h;混凝土最大拉应变出现在灌注结束后36～72 h;混凝土早期温度经历了上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分别为灌注结束后9～12 h,264～288 h,温度上升阶段混凝土各部分的温度、温度上升速度与墙高以及温度下降阶段混凝土各部分的温度与时间均有较好的统计关系;条形混凝土结构的中下部区域在混凝土灌注结束后24～48 h内开裂的可能性最大.提出了综合考虑混凝土早期拉应变、最大收缩应变及临近区域应变差的裂纹预测方法,该方法能准确预测混凝土早期开裂区域.     

钢板-混凝土组合剪力墙温度及裂缝监测分析

以西安国瑞国际金融中心工程为背景,对大厚度钢板-混凝土组合剪力墙大体积混凝土的温度裂缝防控问题进行研究。首先通过原材料选择和配合比的优化设计,降低混凝土水化热,预控早期混凝土裂缝。然后通过足尺模型试验,对大厚度组合剪力墙的早期温度场及裂缝发生情况进行实测分析,根据试验结果提出一系列针对性的裂缝防控措施及建议。结果表明采用优化设计及建议的实际工程裂缝控制状况良好,优于同类工程的裂缝控制效果。     

基于分层壳单元的钢管-双钢板混凝土组合剪力墙弹塑性有限元分析

钢管-双钢板混凝土组合剪力墙是将钢管混凝土剪力墙与钢板混凝土剪力墙结合的一种新型抗侧力构件。基于分层壳单元,采用有限元软件MSC Marc建立6片钢管混凝土剪力墙模型。通过钢筋应力与混凝土应变云图揭示钢管混凝土剪力墙在荷载作用下的微观受力状态;通过基底剪力-顶点位移曲线分析钢管混凝土剪力墙的承载力、延性及耗能能力。结果表明:钢管混凝土剪力墙有限元计算结果与试验结果吻合良好。在钢管混凝土剪力墙模型基础上,又建立3片钢管-双钢板混凝土组合剪力墙模型对其进行分析,结果表明:基于空间分层壳单元的有限元模型能够有效模拟钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的非线性性能,在剪力墙结构地震下弹塑性分析方面具有一定参考意义。     

某大厦混凝土剪力墙裂缝原因分析与预防

针对混凝土剪力墙早期开裂现象,分析开裂原因,通过提高混凝土墙体设计配筋,控制水泥用量,降低入模砼温度,加强早期混凝土养护等措施,减少了剪力墙裂缝发生     

钢管混凝土带缝剪力墙非线性分析

提出一种新型剪力墙:钢管混凝土带缝剪力墙。利用ANSYS对6片不同参数的钢管混凝土带缝剪力墙进行非线性有限元分析。通过建立合理的力学模型,分析钢管混凝土带缝剪力墙在水平荷载作用下应力-应变关系、骨架曲线及刚度退化等方面的特点和规律;同时建立钢管混凝土剪力墙和2片带缝剪力墙模型,比较分析3种剪力墙的抗震性能。分析结果表明:钢管混凝土带缝剪力墙与普通钢管混凝土剪力墙相比具有更为优越的抗震性能。     

新型钢管混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出在普通钢筋混凝土剪力墙的边缘构件和截面中部配置多根钢管的新型钢管混凝土组合剪力墙形式,完成了2个新型钢管混凝土组合剪力墙试件和1个普通钢筋混凝土剪力墙试件在高轴压比下的低周反复加载试验,研究其破坏形态、承载力、变形能力、刚度、滞回耗能、应变分布等抗震性能。结果表明,试件的破坏形态为压弯破坏,钢管的加入减轻了墙底混凝土和钢筋的破坏程度,限制了剪切斜裂缝的发展;新型钢管混凝土组合剪力墙试件的承载力比普通钢筋混凝土剪力墙试件提高25%左右;峰值位移角为1/100~1/75,极限位移角达到1/50,极限变形能力比普通钢筋混凝土墙提高30%左右。新型钢管混凝土组合剪力墙试件的滞回曲线比较饱满,刚度和强度退化过程比较平缓。总体来看,新型钢管混凝土组合剪力墙具有较好的抗震性能,其抗弯承载力可以按普通钢筋混凝土剪力墙进行计算,但将钢管等效为钢筋参与计算,结果过于保守,应适当考虑钢管对混凝土的约束作用。     

端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙抗震性能

为了提高钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能和可恢复性能,提出一种端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙,通过无黏结高强钢筋为墙体提供恢复力。进行了4个剪跨比2.28的钢板混凝土组合剪力墙低周反复荷载试验,分析了端部配置无黏结高强钢筋对试件的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能能力和可恢复性能的影响。试验结果表明：端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙最终发生压弯破坏,破坏截面应变基本符合平截面假定;端部配置无黏结高强钢筋提高了钢板混凝土组合剪力墙的承载力、变形能力、初始刚度和耗能能力;在内置钢板混凝土组合剪力墙端部配置无黏结高强钢筋可减轻受压区混凝土的破坏程度,减小墙体残余变形和裂缝宽度,具有较好的可恢复性能。给出了端部配置无黏结钢筋钢板混凝土组合剪力墙的水平承载力计算方法,计算结果与试验结果符合较好,误差在15%以内。