钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝控制研究

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目前我国超高层建筑如雨后春笋一般在全国各地不断涌现,超高层建筑的结构形式在传统结构形式的基础上不断突破与创新,高度不断增加,建筑结构形式愈加复杂。超高层建筑不但要求结构的承载力大,还要求构件尺寸小,以尽可能的增加建筑的使用空间。钢板混凝土组合剪力墙便具备以上特点,在高层、超高层结构中得到了很好地运用,并有着良好的发展应用前景。  超高层建筑竖向荷载巨大,为控制核心筒剪力墙的轴压比,减小截面面积,除运用钢板混凝土组合剪力墙外,墙体所用的混凝土通常为高强高性能混凝土。钢板混凝土组合剪力墙的结构特点及其所用高强高性能混凝土的特殊性使得墙体早期开裂严重,制约了该结构体系的发展与应用。  为此,本文围绕钢板混凝土组合剪力墙的早期裂缝控制,进行了理论分析、试验研究与数值模拟,其中试验从混凝土材料角度探讨掺加膨胀剂、内养护材料、钢纤维及膨胀剂与内养护材料复掺对早期裂缝的控制效果。得到的结论如下:  ①在钢板混凝土组合剪力墙的结构体系中,限制混凝土收缩的内、外约束程度高;同时体系所用高强高性能混凝土低水灰比、高胶凝用量的特点致使混凝土微观结构致密,早期收缩量大,水化温升高。这些使钢板混凝土组合剪力墙早期开裂严重。对此应该从材料、施工、结构设计三个阶段入手,对墙体混凝土实施综合有效的裂缝防治措施。  ②混凝土早期力学性能试验表明,钢板混凝土组合剪力墙所用的高强高性能混凝土早期力学性能在7d前增长迅速,特别是弹性模量增长速度最快,最高已达28d强度的95%,弹性模量的过快增长对混凝土早期抗裂不利;钢纤维可提高混凝土早期强度,而内养护材料会影响混凝土强度的发展,28d抗拉强度降低达16.2%。  ③早期收缩及早期约束开裂试验表明,钢纤维、内养护材料、膨胀剂以及膨胀剂与内养护剂复掺都可以降低混凝土的早期收缩;膨胀剂与内养护剂复掺明显改善了膨胀剂的膨胀效果,使混凝土膨胀率及膨胀时间得到显著提升,降低28d收缩达49.1%,且混凝土早期开裂时间推迟,裂缝宽度和数量都明显降低。  ④本文利用有限元软件ABAQUS模拟分析钢板混凝土组合剪力墙早期收缩裂缝的发展,分析结果和混凝土早期约束开裂试验的裂缝发展特点相吻合。
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