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钢板混凝土组合剪力墙施工早期的温度裂缝控制研究

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钢板混凝土组合剪力墙结构因强度高、抗侧移刚度大、延性好等特点常用于超高层建筑、重要的大跨度建筑中。钢板混凝土组合剪力墙结构为了满足高强度、超高泵送等的要求,常选用高流动性、自密实的高性能混凝土。然而,高性能混凝土的水泥用量大,水化热多,施工早期受温度影响的收缩变形明显,在钢板、栓钉的约束下其内部容易形成较大的应力而开裂,最终影响耐久性。所以,为了减轻开裂程度,有必要研究钢板混凝土组合剪力墙施工早期温度裂缝的控制措施,以便为实际工程的设计、施工提供参考。
　　作为温度的内热源,水化热本身会随时间变化,浇筑后混凝土以热对流的方式向空气散热且内外散热的速度不均,引起温度梯度,进而产生温差内应力。因此,钢板混凝土组合剪力墙在施工早期因水化热引起的温度场以及由此引起的应力场是一个复杂的空间、时间耦合的物理问题,相关的分析参数难以确定。所以,在模拟分析水化热对混凝土温度场的影响时常假定混凝土是一种各向同性材料。
　　计算机的快速发展促进了数值分析技术的改进,并涌现出许多大型通用有限元软件,为模拟钢板混凝土组合剪力墙在施工早期的温度裂缝提供了有效的分析工具。本文利用ABAQUS软件进行钢板混凝土组合剪力墙施工早期的温度裂缝分析。分析时,先建立三个模型来研究混凝土水化热与温度的关系,它们分别是单层钢板混凝土组合剪力墙模型,循环冷却水作用下的钢板混凝土组合剪力墙模型,逐层浇筑的三层钢板混凝土组合剪力墙模型。随后根据水化热引起的温度变化规律,模拟钢板混凝土组合剪力墙的温度应力和温度裂缝,最后得出如下结论:
　　①钢板混凝土组合剪力墙施工早期在水化热和外界环境的影响下,先升温很快,然后缓慢降温。同时,整个过程中内外混凝土存有温度梯度,内部温度高,外部温度低。随着施工期延长,混凝土的内外温度趋于稳定并与环境温度相同。
　　②钢板混凝土组合剪力墙中设置循环冷却管后可以降低水化热引起的内部最高温度,减小高温区范围,并使温度分布更均匀。因此,施工时在钢板混凝土组合剪力墙内部设置循环水冷却管能够对施工早期的温度裂缝进行有效地控制。
　　③钢板混凝土组合剪力墙逐层浇筑时上下层混凝土会相互影响,上层混凝土的水化热会使下层混凝土温度回升,这将会导致上下层混凝土的交接薄弱层开裂。因此,在浇筑上层混凝土时应对下层混凝土的上部进行加强处理。
　　④钢板混凝土组合剪力墙中栓钉和钢板对混凝土施工早期的温度收缩变形具有较强的约束作用,同时栓钉具有诱导开裂的不利作用。
　　⑤一定范围内,钢板混凝土组合剪力墙栓钉的间距越小,混凝土的温度应力分布越均匀,且出现的裂缝越少。所以,在满足施工条件下把栓钉的间距设计越小对其温度裂缝的控制越有利。

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