基于钢板预热钢—混凝土组合剪力墙施工期的裂缝研究

发布时间：2017-11-09 01:16

  本文关键词：基于钢板预热钢—混凝土组合剪力墙施工期的裂缝研究

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【摘要】：目前,我国建筑业的发展与施工技术水平正不断上升,全国各地正大量涌现出超高层建筑,并成为了当地的标志性建筑。在超高层建筑中,其下部的剪力墙多采用钢板—混凝土组合剪力墙。组合墙为了满足结构的高强度、高泵送性等要求,选用了高强高性能的混凝土。然而,高强高性能混凝土在浇筑过程中,由于其水泥用量大,会产生大量的水化热,在施工早期由于温度收缩产生的变形比较明显。此外,混凝土与钢板、栓钉之间存在约束作用,在这些地方易产生较大的应力而导致开裂,对结构的发展严重不利。所以在工程施工技术领域里,钢板—混凝土组合剪力墙结构混凝土的开裂问题一直是行业内的一大难题。如今,在实际工程中采用了预热钢板的方法,其中有一种方法是在钢板上预埋水管,向管内通入热水来对钢板进行预热处理。预热钢板的主要原理是给钢板提前升温,使其产生一定的预膨胀,尽可能让剪力墙钢板与混凝土的收缩趋于一致,来控制因二者的相互约束造成的不协调变形而导致混凝土开裂。目前采用热水管预热钢板的施工技术还有许多不确定因素,还值得去深入探讨,不断完善这项钢板—混凝土组合剪力墙的防裂施工技术。有限元软件的发展促进了大量数值分析软件的产生,本文运用了ANSYS有限元软件,对钢板—混凝土组合剪力墙进行了数值模拟。先后模拟分析了混凝土水化热随龄期的发展规律、混凝土与栓钉处的应力随龄期的发展规律,以及采取预热钢板技术后,混凝土的主应力的变化情况。最后得出以下结论:(1)预热钢板能有效减弱混凝土的主应力大小,降低钢板剪力墙混凝土墙体开裂的风险,前人的研究已得出了预热钢板的适宜时间和适宜温度,本文验证了其理论的可用性,又对水管在钢板上的布置情况进行了探究,结果发现若水管总体积量布置过少,则预热钢板的效果不良,混凝土与钢板之间的仍然存在较大的不协调变形,混凝土仍出现了不同程度的裂缝。分析结果表明布置水管的总体积不得少于钢板总体积的0.417,在实际的施工过程中,建议取值范围为0.45—0.625之间。(2)在对组合剪力墙进行结构分析中,研究了组合剪力墙的位移与应力分布情况。最后讨论了栓钉与混凝土间的约束拉应力随龄期的发展规律,并得出在龄期1.5天到5天内,其混凝土与栓钉之间的约束拉应力已超过了混凝土的抗拉强度,出现了裂缝,在随后的温降阶段,由于约束拉应力的减少,其增长裂缝趋小。(3)在龄期早期,混凝土内侧中心点的温度并不是混凝土内侧的最高温度,这是由于内部栓钉吸收了混凝土的热量,导致分布的不均匀,随着龄期的发展,混凝土内部中心区域的温度会慢慢趋于一致,最后达到温度相同。(4)组合墙的温度随龄期的变化,在浇筑后1.5天左右,组合墙内部的温度达到了峰值37.3℃,并且混凝土的外表面散热快,温度低,内表面散热慢,温度较高,其混凝土中心内外表面存在较大的温差。由于混凝土会把吸收水化热的热量以热传递的方式传递到空气中,在1.5天之后,混凝土开始进入了降温阶段,混凝土结构的温度最终会降到环境温度。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU755.7

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本文编号：1159677