某高层结构基础底板大体积砼水化热控制方法的研究分析

摘要

某住宅楼为高度103m的超高层建筑、框架—剪力墙结构、桩基+筏板的基础形式,而筏板厚度达1.9m,长宽各达30m,且混凝土强度等级为C35。筏板大体积砼施工过程中产生的水化热对基础结构必产生不利影响,本文就此问题展开研究,寻找合理有效的解决方法。
　　本文首先通过ANSYS软件仿真模拟该建筑结构基础底板的绝热温升及采取综合降温措施后的水化热温升规律及效果;接着按此方法指导施工采取合理的施工工艺和降温措施,并与实测温度结果对比分析;分析表明气温、结构厚度、混凝土强度对筏板中心最高温度以及水化热温升均有影响。本论文主要分析研究结论如下:
　　1、该筏板垂直温度分布如下:⑴、砼内部存在一个温度梯度几乎为零的高温区域,该高温区域位于筏板中间、约占据结构厚度的二分之一;⑵、前5天,高温区域位于中部,符合中间温度高,基底、基面温度低的规律;⑶、随着混凝土龄期的增长,高温区域逐渐向下移,第14天高温区域的底面已降至基底,此时基底温度最高、中间温度次之、基面温度最低。
　　2、气温对水化热温升的影响是:⑴、底板中心最高温度、浇注温度、水化热温升值均随着气温的升高而上升,其中浇注温度呈直线上升,其余二者上升曲线接近直线;⑵、气温变化时,底板中心最高温度的变化值=浇注温度变化值+水化反应速率变化引起的水化热温升变化值,由于水化反应速率变化引起的水化热温升变化值对最高温度的影响十分有限,底板中心最高温度的变化值近似等于浇注温度的变化值;⑶、水泥水化反应速率变化引起的水化热温升变化值与气温呈线性负相关,若气温高于50℃,水化反应速率变化引起的水化热温升变化值为零,此时底板中心最高温度的变化值等于浇注温度的变化值。
　　3、混凝土结构厚度及强度等级对水化热温升的影响是:⑴、底板中心的最高温度随着结构厚度的增加、混凝土强度等级的提高而升高,反之则降低;⑵、随着结构厚度的增加,底板中心最高温度的上升速率逐渐下降,当结构厚度大于6m时,其上升速率为零,此时底板中心最高温度接近绝热温升。
　　4、采用本文的理论研究结果指导实际工程表明实际工程底板的温控是有效的,该结构使用近二年没有发现任何开裂说明理论分析结果是正确的,对同类结构温控问题有一定的指导意义。

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第一章 绪 论

1.1问题的提出

1.2大体积混凝土的定义

1.3工业与民用建筑领域大体积混凝土的特点

1.4形成温度裂缝的主要原因

1.5国内研究发展现状

1.6温控及防裂措施

1.7本文研究内容

1.8本章小结

第二章 某高层结构基础底板仿真分析计算

2.1热分析的基础知识

2.2 温度计算的边值条件

2.3检验建立的模型是否正确

2.4仿真分析高层结构基础底板的绝热温升

2.5仿真分析高层结构基础底板的水化热温升

2.6本章小结

第三章 某高层结构基础底板的温控措施及测温结果分析

3.1设计要求

3.2施工技术措施

3.3测温结果及对比分析

3.4底板收缩抗裂验算

3.5本章小结

第四章 气温对砼最高温度以及水化热温升的影响

4.1水泥水化热系数的取值

4.2 仿真分析与工程算法计算结果对比分析

4.3气温对水泥水化速率变化温升值的影响

4.4气温对基础底板中心最高温度的影响

4.5本章小结

第五章 厚度对砼最高温度及水化热温升的影响

5.1厚度对大体积砼最高温度的影响

5.2厚度对大体积砼水化热温升的影响

5.3气温及厚度对大体积砼水化热温升的影响

5.4 C35大体积砼最高温度关于气温及厚度的函数表达式

5.5 C20大体积砼最高温度关于气温及厚度的函数表达式

5.6 C30大体积砼最高温度关于气温及厚度的函数表达式

5.7混凝土强度等级对大体积砼水化热温升的影响

5.8本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文