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高层建筑地下室侧墙温度裂缝机理及控制技术

李骁春  
【摘要】: 近年来,随着高层建筑的兴建,地下室侧墙温度裂缝这一问题越来越引起各方面的重视,如何防止高层建筑地下室侧墙开裂是工程界急需解决的难题。本文作为国家自然科学基金“现代混凝土结构裂缝机理及成套控制技术”(编号:50278031)的子题之一,对此问题进行了全面的、系统的研究,从理论计算和施工实践两方面提出了解决方案。 本文主要进行了以下几个方面的研究:(1)利用ANSYS软件,模拟了施工期地下室侧墙温度场,总结了地下室侧墙温度场分布的特点,分析了模板类型、环境变化和水泥用量等对墙体温度场的影响;(2)以大型通用有限元软件ANSYS为平台进行二次开发,运用Visual Fortran语言编写了CTS-ANSYS程序,实现了施工期混凝土徐变温度应力的仿真计算;(3)从裂缝形成的原因出发,分析了地下室侧墙厚度、长度、配筋率、配合比、膨胀剂等因素对墙体徐变温度应力的影响。 在上述研究工作的基础上取得了一些重要的研究成果:(1)地下室侧墙墙体温度变化时间较短,一般在24小时内温度达到最高,7天左右墙体内外温度趋于相同;(2)沿墙长方向的正应力是导致墙体开裂的控制应力,墙中应力较大,墙端应力较小;(3)采用钢模板支护的墙体,徐变温度应力较小,但拉应力出现较早;(4)地下室侧墙墙体越薄,徐变温度应力越小,拉应力出现时间越早;(5)地下室侧墙越长正应力越大,但当墙体长度超过一定范围后,正应力就不再增加;(6)地下室侧墙徐变温度应力的变化规律同混凝土的弹性模量及徐变特性有密切的关系,采用弹性模量变化较缓,早期徐变度较大的混凝土有助于减小拉应力;(7)添加膨胀剂的自应力混凝土在硬化过程中,可在墙体内建立预压应力,以减少拉应力;(8)框架柱和暗柱对墙体有较强的约束作用,可利用暗柱对膨胀混凝土起限制膨胀作用,使膨胀混凝土的自由膨胀转变为有效膨胀,产生自应力。 通过分析研究,在设计方案、材料要求、施工措施等方面总结了地下室侧墙温度裂缝控制的整套技术,并对无锡太湖发展大厦地下室侧墙工程进行分析研究,提出了一系列有效的施工建议。


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