建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究

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1、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究摘要：剪力墙结构在建筑工程中有十分广泛的应用，在进行剪力墙结构设计时，要根据建筑工程的实际情况，确保制定的剪力墙结构施工方案既符合施工质量标准，又能满足经济要求，从而为建筑工程的施工质量提供保障，有效地促进和谐和会的构建。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2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

2、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。关键词：高层建筑，短肢剪力墙，结构形式，布置中图分类号：TU208文献标识码：A一、应用现状某工程的钢板-混凝土组合剪力墙中的混凝土为高强混凝土，在2d拆模后，发现表面出现大量交错杂乱的裂缝，如图1所示。二、开裂性分析1、开裂原因简述钢板-混凝土组合剪力墙结构中混凝土的厚度尺寸通常超过1.Om，属于大体积混凝土，因此，简单而言，涉及大体积混凝

3、土开裂的因素均是该类剪力墙结构开裂的因素，例如，混凝土水化热导致的稳定温度场、混凝土的收缩、外部约束等，但由于钢板-混凝土组合剪力墙结构不同于普通钢筋混凝土剪力墙的特殊性，涉及钢板与混凝土2种材料的接触变形协调性问题，因此，对该类结构的开裂原因不能简单以大体积混凝土笼统加以解释。钢的热膨胀系数在300°C以内通常是恒定的，约为12.0X10-6广C，而混凝土的热膨胀系数随龄期而变化，早期变化较大，尤其是在混凝土硬化初期，而后期相对较为稳定。从图2可见，混凝土的热膨胀系数在3d龄期以前变化大，Id龄期内膨胀系数有微小一段从高

4、到低的变化后，1〜3d龄期出现由低到高的变化，且变化速率快，3d龄期后，热膨胀系数增加速率降低，约7d龄期之后基本稳定，且混凝土热膨胀系数板与混凝土达到的初始平衡温度可以依据混合律计算:式中：TO为钢板与混凝土迗到的初始平衡温度；cccs,ms,me,Tc分别为混凝土的比热容、质量、浇筑温度;Ts分别为钢板的比热容、质量、初始温度。则钢板由初始温度Ts到平衡温度TO发生的变形为膨胀变形，可理解为后期硬化混凝土相对此阶段的钢板发生的变形为收缩变形Ae:在钢板与混凝土迗到初始平衡温度后，钢板与混凝土视为一个体系，温度同步发展，

5、此时，在dt时间内混凝土相对钢板的温度变形de’T为：对龄期t积分，可得在龄期t内，混凝土相对钢板的温度变形为：将式（4）和式（6）结合，从混凝土浇筑时刻起，混凝土相对钢板总的温度变形为：3）钢板初始温度高于混凝土浇筑温度，如图5所示。钢板初始温度高于混凝土浇筑温度，分析处理方法与钢板初始温度低于混凝土浇筑温度相同，可采用式（3）求解初始平衡温度，所不同的是之前依据式（3）求得的初始平衡温度高于钢板初始温度，而本部分内容求得的初始平衡温度低于钢板初始温度，因此，在本节中钢板发生的为收缩变形，则混凝土相对钢板发生的为膨胀变形

6、△e:在钢板与混凝土迗到初始平衡温度之后，钢板与混凝土视为一个体系，温度同步发展，此时，在dt时间内混凝土相对钢板的温度变形de’T为：对龄期t积分，可得在龄期t内，混凝土相对钢板的温度变形为:将式（8）和式（10）结合，从混凝土浇筑时刻起，混凝土相对钢板总的温度变形为：3种情况考虑收缩的总变形量分别为：3、防裂措施1）减小钢板与混凝土热膨胀系数的差异钢板的热膨胀系数可改变的空间非常小，可以从混凝土配合比对混凝土自身热膨胀系数的影响方面深入研究，提高混凝土尤其是早期（温升阶段）的热膨胀系数，以减小温升阶段钢板与混凝土的变形

7、不协调，减小温升期的拉应变。2）降低混凝土温升速率从式（12）〜（15）可见，混凝土温升速率是影响钢板与混凝土变形协调性的关键参数，降低温升速率可以减小积分函数，则在积分区域基本相同时，积分数值即钢板与混凝土变形差较小，对降低组合剪力墙开裂有利。3）降低混凝土的收缩从2.1节和2.2节的分析可见，混凝土的收缩，无论自收缩或干燥收缩在钢板与混凝土变形协调性中始终表现为混凝土相对钢板发生的收缩，自始至终产生的为相对拉应变；钢板与混凝土的变形协调性取决于温度变形与混凝土收缩变形，早期混凝土的热膨胀系数过低，温度变形较大，因此，降

8、低混凝土的收缩尤其是早期收缩可以大大削弱早期钢板与混凝土总的变形不协调性。4）降低混凝土的弹性模量从式（17）可见，混凝土的弹性模量是影响应力计算的关键参数，通过配合比的优化降低弹性模量可有效降低拉应力，从而降低开裂风险。5）适当提高钢板初始温度高于混凝土浇筑温度从式（15）可见，钢板初始温度高于混凝土