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梅花形建筑关键技术:地下室混凝土结构裂缝动态控制

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:5.7.1 地下室混凝土结构裂缝动态控制思路建议预拌混凝土施工期间间接裂缝可在事前、事中从结构及构造优化设计、原材料优选、施工配合比抗裂优化设计、施工过程控制及施工过程监测等多方面采取措施进行综合预防控制。混凝土结构中裂缝的存在具有一定的绝对性,所谓“预防控制”只是应将其控制在符合规范要求的范围内,以不致发展成有害裂缝。处于不利条件下的混凝土结构应当减小伸缩缝间距。

梅花形建筑关键技术:地下室混凝土结构裂缝动态控制

5.7.1 地下室混凝土结构裂缝动态控制思路建议

预拌混凝土施工期间间接裂缝可在事前、事中从结构及构造优化设计、原材料优选、施工配合比抗裂优化设计、施工过程控制及施工过程监测等多方面采取措施进行综合预防控制。混凝土结构中裂缝的存在具有一定的绝对性,所谓“预防控制”只是应将其控制在符合规范要求的范围内,以不致发展成有害裂缝。

5.7.2 结构及构造优化设计建议

结构及构造优化设计是预防控制预拌混凝土施工期间早期开裂的重要措施之一,但在目前的早期开裂防治问题中,结构及构造设计方面所做的工作很少。虽然构造及设计优化措施不能减小混凝土的绝对收缩量,但可以起到改善混凝土约束条件及提高混凝土抗裂能力的作用。

设计方可在掌握混凝土收缩性能、施工条件的基础上进行基本分析计算,以改善约束条件,并提高混凝土的抗开裂能力。

在混凝土结构安全方面,设计方与施工方、混凝土提供方的联系可以靠单一指标——强度来进行,即设计方提出要求的强度等级,混凝土提供方及施工方采取相应措施达到此指标要求即可,而且强度指标的确定也有相对固定的时间点——28d龄期,但混凝土收缩对其早期开裂的影响与强度对结构安全的影响有很大不同:①目前对收缩性能的研究及了解远不如对强度性能的研究及了解;②强度对结构安全的影响一般仅体现在对强度的量值要求上,即设计及规范对强度的要求一般是“不低于”即可,但收缩对早期开裂的影响除了有量值大小外,收缩随时间发展的变化规律也有重要的主导性影响。

对收缩引起的预拌混凝土施工期间早期开裂而言,外作用(混凝土收缩)、约束条件(如混凝土弹性模量的间接影响)及抵抗开裂的能力均是时间的函数,而且,时间的影响是关键性的,不能忽视。对收缩开裂问题的力学计算分析要比对强度引起的结构安全问题复杂。

预防控制预拌混凝土施工期间早期开裂时,对于重要性较高的有防裂要求的建筑(Ⅰ级及Ⅱ级),应在常规结构设计的基础上,另外进行结构抗裂设计,主要设计内容为以下三个方面:

1)一般要求(“概念设计”)

(1)要求混凝土具有足够的强度,较小的早期收缩变形及良好的抗裂能力。

(2)对较长的建筑结构在设计时可采取分割措施。按设计规范要求结合工程经验设置伸缩缝(也可称收缩缝),其间距应合适。处于不利条件下的混凝土结构应当减小伸缩缝间距。当采取可靠措施后,也可适当放宽伸缩缝间距。

《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中提及的伸缩缝,主要是为了释放建筑平面尺寸较大的房屋因温度变化和混凝土干缩产生的结构内力,也称温度缝。此处提到的伸缩缝,也可称为收缩缝,主要是为了释放施工期间混凝土早期收缩产生的结构内力。收缩变形引起的开裂与混凝土的绝对收缩量、结构体系的约束条件、环境条件及施工状况等直接有关。混凝土收缩应变差别较大,约在百万分之10(10×10-6)到百万分之1 000(1 000×10-6)之间,确定收缩缝间距时应充分考虑这一变化幅度的影响。原有规范规定的伸缩缝间距一定程度上没有充分考虑混凝土收缩变化的影响。现实中有一些工程确因违反规范规定的最大间距规定而发生严重开裂的,但也有一些工程突破了规范的伸缩缝最大间距而未发生开裂的,同时还有一些工程没有违反规范规定的间距规定仍发生开裂的。虽然目前还不能就此总结出扩大伸缩缝最大间距的可靠经验,但仍可以得出以下两个结论:

a.混凝土施工期间早期开裂问题的影响因素复杂,涉及混凝土原材料、配合比、施工过程状况、约束条件及环境条件等多方面,应当从以上方面综合采取措施进行施工期间裂缝控制,留置伸缩缝仅是其中一个方面的措施,且不具有关键性的影响;

b.现规范在防治混凝土收缩裂缝方面关于伸缩缝间距的规定有不尽完善的地方,可以在理论分析、试验研究、工程经验方面对此进行重新积累,以期完善。

(3)合理设置后浇带。

为了减少混凝土早期收缩的影响,设计时可合理设置后浇带。合理设置后浇带可适当增大伸缩缝间距,但后浇带不能完全代替伸缩缝。

后浇带的设置间距及浇筑混凝土的间隔时间应结合具体混凝土的收缩变形规律并考虑结构、施工条件合理确定。后浇带一般30~40m一道、宽度800~1 000mm,浇筑混凝土的间隔时间不早于1~2个月。也可以在后浇带区段的中部设置一条膨胀混凝土加强带,以达到减少整个区段混凝土收缩量的目的。

(4)避免相邻构件刚度变化过大。相邻构件刚度突变,会在相邻构件间产生较大的约束从而产生较大的收缩约束应力

2)必要的结构计算

按照预估或预先专门试验得出的混凝土收缩曲线,结合混凝土施工条件,对抗收缩开裂的配筋量及配筋模式进行必要的分析计算。

3)具体构造措施

(1)在板的收缩应力较大区域(如跨度较大并与混凝土梁及墙整浇的双向板的角部和中部区域;现浇单向板垂直于跨度方向的长度较长,如大于8m时,沿板长度方向的中部区域等)宜在板未配筋表面配置控制收缩裂缝的构造钢筋。

控制收缩裂缝的钢筋可利用板内原有的钢筋贯通布置,也可另外设置构造钢筋网,并与原有钢筋可靠连接或在周边构件中锚固。

控制收缩裂缝的钢筋宜采用直径细间距密的方法配置。其间距及配筋率按工程经验及上述计算结果确定。

在温度、收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为150~200mm,板的上、下表面沿纵、横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。钢筋间距不宜大于100mm。

(2)较长的现浇钢筋混凝土墙体是收缩裂缝的高发区,墙体中的钢筋除应满足强度要求外,应充分考虑混凝土收缩而加强,应有足够的配筋率,合宜的钢筋直径及钢筋间距。

配筋率及间距应考虑混凝土收缩变形规律,结合结构计算和工程经验确定。

钢筋混凝土剪力墙的水平和竖向分布钢筋的配筋率ρsh(ρsh=Ash/sv=,sv为水平分布钢筋的间距)和ρsv(ρsv=Asv/sh,sh为竖向分布钢筋的间距)不应小于0.2%。结构中重要部位的剪力墙,其水平和竖向分布钢筋的配筋率宜适当提高。

剪力墙中温度、收缩应力较大的部位,水平分布钢筋的配筋率宜适当提高。

为控制现浇剪力墙结构因混凝土收缩和温度变化较大而产生的裂缝,墙体中水平分布钢筋除满足强度计算要求外,其配筋率不宜小于0.4%,钢筋间距不宜大于100mm。

据调查,当混凝土墙的配筋率,尤其是水平向配筋率小于0.1%时,墙上几乎都出现温度收缩裂缝;当配筋率在0.2%~0.25%时,对温度收缩裂缝的开展有控制作用;当达到0.3%及以上时,有明显抑制作用。

(3)腹板高度较大的梁,其两侧面应沿高度方向配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%,且其间距不宜大于200mm。其中腹板高度对矩形截面,取为有效高度;对T形截面,取为有效高度减去翼缘高度;对I形截面,取为腹板净高。

5.7.3 原材料优选

为控制预拌混凝土施工期间收缩裂缝的发生,应对混凝土原材料进行优化选择。

(1)从控制裂缝的角度考虑,水泥品种优先选择的次序宜为:低碱水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥;大体积混凝土宜选用低热水泥。无特殊要求时,不宜选用早强水泥、含碱量较大的水泥、较细的水泥。有条件的宜对水泥进行抗裂性能试验和评价(圆环法)。

(2)在混凝土中宜加入一定量的粉煤灰或磨细矿渣(部分替代水泥),掺量通过配合比设计、试验确定,以改善混凝土的抗裂性能。当混凝土中掺入矿粉时,矿粉细度宜与水泥的细度接近。掺加硅灰时,应有可靠的技术措施。有条件的也宜对混凝土掺合料进行抗裂性试验和评价。

(3)加合适的外加剂有利于裂缝的防治,选择外加剂时,应注意外加剂之间的相容性以及与水泥的相容性。对于抗裂性要求高的混凝土,合适条件下宜选用具有减缩抗裂性能的外加剂。

(4)宜选用级配良好的粗、细骨料。

(5)在混凝土中掺入一定量的纤维、有机聚合物,可提高混凝土的抗裂性能。有机纤维如聚丙烯尼龙类纤维,能提高混凝土塑性抗裂性能;钢纤维能提高塑性抗裂性能和硬化后混凝土抗裂性能。在纤维分散度良好的情况下,混凝土抗裂性能随着纤维掺量的提高而提高。

5.7.4 配合比抗裂优化设计

对严格要求施工期间不出现早期裂缝的结构(构件)或一般要求施工期间不出现早期裂缝的结构(构件),应在优选原材料和常规配合比设计的基础上,进行抗裂配合比优化设计,使混凝土除具有符合设计和施工所要求的性能外,还具有抵抗收缩开裂所需要的性能。

混凝土常规配合比设计本质上是“粗略计算—试配调整”的过程。我国现行的混凝土配合比设计方法主要考虑满足结构安全要求的强度指标和施工方便要求的和易性指标,而没有考虑混凝土收缩抗裂等其他性能。设计计算时主要考虑三个基本参数:水灰比、单位用水量及砂率,分别控制混凝土的强度和和易性指标。

其中,水灰比主要用于控制混凝土的强度,按水灰比强度公式,可塑状态混凝土水灰比的大小决定混凝土硬化后的强度,并影响硬化后混凝土的耐久性。混凝土的强度与水泥强度成正比,与灰水比成正比,目前预拌混凝土几乎均掺用矿物掺和料,此处的“灰”指所有胶凝材料。

单位用水量和砂率主要用于控制混凝土拌和物的和易性。在水灰比一定的情况下,用水量反映胶凝材料浆体与骨料的组成关系,是控制混凝土拌和物流动性的主要因素。砂率表示细骨料(砂)和粗骨料(石)的组合关系,对混凝土拌和物的黏聚性和保水性有很大影响。

掺加外加剂和矿物掺和料时一般是在常规配合比设计的基础进行调整。

上述计算得出的配合比仅是粗略的结果,尚应试配调整,调整仍主要围绕硬化混凝土的强度和混凝土拌和物的和易性两个指标进行。首先试拌检查混凝土拌和物的和易性,在保证水灰比不变的情况下调整用水量或砂率,和易性满足要求时得到“基准配合比”。检验强度指标并校正混凝土密度后得到“设计配合比”。该“设计配合比”在考虑砂、石含水率的影响后得到“施工配合比”,直接用于指导施工。

在进行抗裂配合比优化设计时应遵循以下原则:

(1)最小单位用水量或最小胶凝材料用量原则。在满足混凝土强度和工作性能的前提下,选择最小胶凝材料用量,增大骨料体积。

(2)最大骨料堆积密度原则。使骨料堆积密度最大,即控制骨料的合理级配,减小骨料空隙率,以减少胶凝材料用量。

(3)适当水灰比原则。水灰比过大或过小时均可能导致收缩加大、抗裂性能降低,应选择合适的水灰比,满足强度和耐久性的要求,不过大或过小,并进行配合比抗裂优化设计,具体设计步骤见附录A。

优化后选定的配合比尚应进行收缩、抗裂试验及评价,按此进行配合比抗裂优化设计的混凝土可以改善其收缩、抗裂性能。

无锡新区科技交流中心工程地下室长墙混凝土优化后的配合比详见表5-3。

表5-3 无锡新区科技交流中心工程地下室长墙混凝土优化后的配合比

5.7.5 地下长墙跳仓间距[L]划分

(1)跳仓间距[L]划分依据

超长混凝土墙体无缝施工,关键是对墙体结构裂缝的控制。短距离释放应力的无缝施工是在混凝土地面按垂直方向设置施工缝,用施工缝把超长混凝土墙按一定长度分为若干段,相邻段间隔浇筑(跳仓浇筑),待先浇筑混凝土经过较大变形后,再连接浇筑成整体。根据温度收缩应力与结构长度呈非线性关系,利用混凝土早期(7~10d)温差及收缩变形较大,采用短距离释放应力的办法应对早期较大的收缩,待混凝土经过早期较超大的温差和收缩后,各块浇注连接成整体,应对以后较小的收缩。这就要求分块后的混凝土在块内不得出现裂缝,也就是要求一次性浇筑块的裂缝最小间距不得小于跳仓间距。

对于超长混凝土墙体结构(以下简称混凝土长墙)跳仓间距的计算,可以通过混凝土结构伸缩缝间距公式来找到依据。

如果结构长度超过伸缩缝间距,那么伸缩缝间距就是裂缝间距,这个伸缩缝间距就是我们需要得到的跳仓间距。

“地基上长墙”受力模型计算分析是王铁梦教授于1976年推导完成,在大型基础设备的大体积混凝土分段浇筑、隧道支护混凝土分段浇筑等工程中得到了广泛的应用,实践证明该模型计算分析能满足工程要求,解决了大量的工程实际问题。

如前所述,裂缝是材料的一种特征,裂缝控制应当以满足工程要求为原则。通常的方法有两种:一是控制拉应力小于允许抗拉强度;二是控制混凝土的极限拉伸不超过允许值。

当结构承受水平应力σx,max超过混凝土抗拉强度,结构中部将出现裂缝,分为两部分,各部分各自重新应力分布,其图形与先前完全相似,只是最大值由于结构长度减小了一半而减少,如果此时水平应力σx,max仍大于抗拉强度值,则结构出现第二批裂缝,如此继续下去,直到最后水平应力σx,max小于或等于抗拉强度,裂缝稳定不再发展,如图5-19所示。

图5-19 无锡新区科技交流中心工程地下室墙体开裂过程图

为此只要能够保证水平应力σx,max不超过混凝土抗拉强度,就能达到控制裂缝的目的。跳仓间距的划分依据分析见附录B。

(2)地下长墙跳仓间距[L]的划分

跳仓间距的计算过程见附录C。考虑柱网的布置(柱网间距为24.3m),施工期间实际取24.3m跳仓间距。

各方专家现场研究论证决定,取消原设计设置的伸缩缝和后浇带,采用短距离释放应力的无缝施工技术。跳仓间距经计算并考虑柱网的布置,钢筋混凝地下长墙跳仓间距取为24.3m,整个长墙被分为5个墙段进行跳仓浇筑,浇筑顺序如图5-20所示。混凝土采用现场搅拌泵送混凝土。所有跳仓块在每一施工块内一次性浇筑完毕,不允许出现冷接缝。相邻两块混凝土浇筑间隔7d以上。

图5-20 无锡新区科技交流中心钢筋混凝土长墙混凝土跳仓浇筑顺序

5.7.6 施工过程监测及动态控制(www.zuozong.com)

施工过程控制及监测是预防控制预拌混凝土施工期间早期收缩开裂的重要措施。从混凝土分项工程的工作内容看,现场施工阶段也占了大部分工作内容。裂缝控制是从原材料优选、配合比抗裂优化设计到施工过程控制及监测、构造及结构优化设计的系统过程,其中任一环节控制不良,均可能导致裂缝控制达不到效果。所有控制措施也最终集中反映在现场施工阶段,应改变过去只从某一个或某几个方面采取措施控制裂缝并不理想的状况,精心组织、精心施工,将平时施工中不易做到、做好的工作一一落到实处,以达到良好的裂缝控制效果。

(1)仪器选择

对现场钢筋混凝土墙体,主要针对其应力、应变进行测试。考虑现场测试环境的复杂、不确定性及测试周期较长的特性,选用振弦式钢筋计[图5-21(a)]、振弦式混凝土应变计[图5-21(b)]根据对现场拟测试长墙的钢筋、混凝土变形进行量测,配套使用读数仪[图5-21(c)]。温度裂缝是影响钢筋混凝土板早期收缩性能的关键因素之一,因此在测试墙中同时埋设测温点测试墙的温度,配套使用JDC-2型便携式建筑电子测温仪[图5-21(d)]。混凝土试块多龄期立方体抗压强度、弹性模量在材料性能试验室进行测试。

图5-21 无锡新区科技交流中心工程地下室墙体施工过程检测仪器

(2)测点布置及监测

500mm/350mm/200mm厚墙体的内、中、外点,下、中、上各一组,双面模板、内木模外砖模板及内木模板外支护直接作模板三种典型墙体设9点/墙×3墙计27个温度传感器,如图5-22所示。

a.测温导线的支撑物可采用φ12圆钢制作,上面加焊短钢筋(φ8),将测温导线用扎丝与支撑物绑扎牢固;

b.温导线传感器与支撑物之间采取隔热措施;

c.温导线插头用塑料袋封装;

d.温度记录从混凝土入模开始,至浇筑后14d结束。

e.首先记录混凝土入模温度;

f.混凝土浇筑完成后24h内,每2h测一次;

g.24~48h:每4h测一次;

h.48~96h:每8h测一次;

i.96h~14d,每12h测一次;

j.记录混凝土温度时同时记录环境温度、湿度,文字描述有无降雨及三级以上的风等情况。

(3)测试

温度测试结果如图5-23所示。

图5-22 无锡新区科技交流中心工程地下室墙体温度计布置示意图

图5-23 温度测试曲线

混凝土入模温度27~28℃,混凝土浇筑后由于胶凝材料的水化作用,内部温度上升较快,内部温度约在24h左右达到峰值,混凝土内部与外部最大温差27.3℃,达到峰值后混凝土内部温度逐渐降低,约在7d前后降低到与环境温度相同。参考墙体内部温度峰值到达时间更短,由于其尺寸较小,内部温度变化受环境影响更大,变化情况与环境温度相似。

墙体的温度变化与一般大体积混凝土有明显不同,从墙体温度曲线可以得出以下结论:①厚度不大的墙体(350mm)混凝土温度曲线与其他大体积混凝土温度曲线走向相似,但上升段更陡,即温度上升梯度更大,也更快地达到温度峰值,由于混凝土掺加缓凝剂等因素的影响,混凝土温升较纯胶凝材料滞后。②混凝土内外最大温差比传统认识中的大,超过25℃,最大温差发生在内部温度峰值前后,虽然没有采用特别的保温养护措施,但降温段的内外温差不大,在可接受的范围内。最大温差出现时间提前,与一般的大体积混凝土有明显不同。③实际工程中,对墙体较少采用覆盖保温养护,所以其温度下降曲线也明显较养护条件好的大体积混凝土陡,即降温更快。④混凝土浇筑后12~60h范围内,混凝土维持较高温度(40℃以上,高出环境温度约10~15℃),会加大混凝土干燥收缩的早期发展,更易导致混凝土的早期开裂。

对于一般大体积混凝土基础而言,温度的影响起主导作用,收缩的影响程度较小。而对厚度不大的混凝土墙体而言,收缩和温度作用均有较大的影响,同时,温度对收缩的早期发展也有一定的影响,会间接影响到混凝土墙体的施工期间开裂问题,这一点在墙体裂缝控制中受到的关注和重视程度还不够。

温度对混凝土墙体施工期间开裂的影响主要体现在以下四个方面:①墙体混凝土浇筑初期胶凝材料水化热导致的墙体内外温差和后期降温过程中墙体内外温差的影响;②养护后期墙体均匀降温的影响;③较长时间、较高温度对混凝土干燥收缩早期发展的影响;④厚基础底板保温养护对墙体带来的影响等。

结合地下室混凝土墙体中水化温降、外部施工环境的温湿度变化,采用分时段局部拆模的方式,适时拆除超长墙体的模板。既减小了墙体的外约束、降低了混凝土早期收缩开裂风险,又加快了模板的周转。

其他措施及注意事项:

a.结合构造及结构优化设计的内容,在编制施工组织设计、专项施工方案及进行技术交底时,明确控制混凝土裂缝的技术措施。

b.合理确定混凝土施工性能指标,加强施工组织。合理控制坍落度等施工性能指标,坍落度不宜过大。加强混凝土浇水筑(包括振捣)工人的施工组织、管理工作。

c.选择合理的浇筑方案,减少相邻混凝土构件的相互约束,并保证混凝土浇筑的连续、顺利进行。结构较长或面积较大时推荐采用分块跳仓浇筑,以尽量减少混凝土收缩的影响。采用分块跳仓浇筑时应结合工程实际情况计算确定分块大小、跳仓间距及浇筑时间间隔。地下室混凝土浇筑施工时合理确定底板、墙及柱等竖向构件、顶板浇筑顺序及时间间隔,尽量降低彼此的温度、约束影响。

d.对约束条件复杂的底板基础等构件,施工中应采取措施减少外约束对收缩开裂的影响。

e.对混凝土基础底板或墙体可预先计算,在预计可能产生裂缝的地方设置诱导缝,使变形能释放在指定位置处,用以控制裂缝产生。

f.加强混凝土振捣。混凝土必须分层分段振捣,有效排除混凝土内的泌水,消除混凝土内部孔隙,确保混凝土的高密度,增加混凝土与钢筋的黏结力,增加混凝土材质的连续性和整体性,提高混凝土的强度,尤其要提高混凝土的抗拉强度。

g.及时和充分养护。养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施,应充分重视,制订养护方案,派专人进行养护工作。墙体混凝土浇筑完毕,混凝土达到一定强度(1~3d)后,必要时可松动两侧模板,离缝3~5mm,在墙体顶部慢水喷淋养护;或带模养护,采用木模板,对两侧模板浇水养护。拆除模板后,可考虑在墙两侧覆挂麻袋或草帘等覆盖物,避免阳光直射墙面,连续喷水养护时间应足够长。提早松动模板淋水养护时,应注意浇水时机,不宜在墙体温度达到峰值时浇水,以免温度较高的混凝土被冷水喷淋引起混凝土开裂。

h.适时拆模。未拆模处的应变增大,拆模处却由于模板的拆模、外约束减小,混凝土中的应变迅速降低。

图5-24 无锡新区科技交流中心工程地下室长墙混凝土应变曲线

与拆模前相比,在拆模A点前,测点混凝土应变的平均值大致为80με,拆模结束B点后应变的平均值降低到55με左右,降低了应变水平31%,如图5-24所示。

适时拆模(早拆的话会造成表面失水快,干缩大,开裂),所以要分季节和保湿、保温(洒水)养护结合起来,量化养护制度。

i.洒水养护。防裂效果显著,如图5-25所示。

(4)混凝土应变应力的分析

根据实体墙中混凝土的应变实测数据绘制如图5-23~图5-25所示。

图5-25 无锡新区科技交流中心工程地下室墙体洒水养护对混凝土应变的影响

从原位墙混凝土应变曲线看出,混凝土浇筑早期,最初水化的过程中混凝土因温度的升高而产生膨胀,混凝土为压应变,随着温升进行,混凝土应变将出现压应变峰值,其后压应变逐渐变小至零,最终由零转为拉应变,拉应变在降温阶段不断增大,同时也受环境温度变化的影响(图5-26)。

图5-26 无锡新区科技交流中心工程地下室原位墙混凝土应变(0断面)

图5-27 无锡新区科技交流中心工程地下室原位墙混凝土应变(1断面)

对同断面而言,在混凝土浇筑后早期,墙靠近底部的a拉应变最大,这是来源于基底的约束,在A高度处的拉应变也处于较高水平,是由于其受到与之连接的暗梁构件约束的影响。

0断面距1断面约2.5m,应变仍按底部大、上部小的规律分布。早期的应变水平与墙中部1断面相比略低。后期由于暗柱的约束影响加强,应变略有提高。

1断面处于墙长中部,所受的约束最大,整个的断面的应变水平无论在早期7d还是其后的21d,均是墙中最高的。也就是说,在墙中部附近是裂缝高发生区(图5-28)。

图5-28 无锡新区科技交流中心工程地下室原位墙混凝土应变(2断面)

图5-29 无锡新区科技交流中心工程地下室原位墙混凝土应变(6断面)

2断面处于和0断面对称的位置,受到约束相对较少应变水平较低,分布规律同0断面。

在长墙端部1.9m处的6断面(图5-29),处于相对自由的状态,因此,温升后的拉应变降低很快,而上部的A高度处受到距离较近的两处纵向梁的强约束作用,拉应变较高。底部约束作用在墙端大幅减弱,墙的大部分截面均处于较低的应变水平。从C、E的应变看,墙的应变在中下部分布均匀。

(5)钢筋内力的分析

根据实体墙中钢筋计的实测数据绘制钢筋内力与龄期关系(图5-30、图5-31)。

图5-30 无锡新区科技交流中心工程地下室原位墙钢筋应力沿墙长方向分布(A高度)

图5-31 无锡新区科技交流中心工程地下室原位墙钢筋应力沿墙长方向分布(C高度)

实测墙中钢筋的内力发展规律与混凝土中应变的发展情况一致。在混凝土浇筑后早龄期时间段,钢筋的内力值间的差异较小,主要是混凝土与钢筋之间变形的协调;在后期(7d开始),钢筋内力有明显的调整过程,体现混凝土与钢筋共同受力,在实体结构中达到变形协调一致。

从不同高度上钢筋的内力分布来分析,靠近有约束的边界,即靠近上部暗梁的A高度处,早期钢筋的内力值差异不大,后期逐渐变大(图5-30);而墙高中部的C处,在早期钢筋的内力值差异较A高度更为明显(图5-31)。

对比1断面与6断面的钢筋内力水平,A断面的内力水平明显高于6断面。从钢筋内力的角度再次证明,长墙内的应力应变分布与墙的长度有关,在墙长中部处内力及应力应变最大。在混凝土墙浇筑后早期,应变水平较集中而且复杂,开裂风险高;到7d后才按结构构件间的协调变形来调整,仍然是墙中部应力水平高,开裂风险大。

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