天津高银117大厦多腔体异形钢管混凝土巨型柱C70大体积自密实混凝土温度场试验研究.pdf
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1、2 0 1 5年 第 1 0期 (总 第 3 1 2期】 N u mb e r 1 0 i n 2 0 1 5( T o t a l N o 3 1 2) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACT I CAL TECHNoLoGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 0 0 3 7 天津高银 1 1 7大厦多腔体异形钢管混凝土巨型柱 C 7 0大体 积 白密 实混凝土温度 场试验研 究 艾心荧 ,侯玉杰 , 余地华 ,闫震 ,叶建 , 冯源 ( 1 中建三局集团有限公司工程总承包公司, 湖北 武汉
2、4 3 0 0 6 4; 2 高银地产( 天津) 有限公司, 天津 3 0 0 3 8 4 ) 摘要: 天津高银 1 1 7大厦多腔体异形钢管混凝土巨型柱 C 7 0 大体积 自密实混凝 土单次浇筑体量大, 水泥水化放热量巨大 , 造 成混凝土绝热温升高 、 里表温差大 , 容易导致混凝土温度应力过大而发生开裂 , 影响巨型柱施工质量及力学性能。 依托天津高银 1 1 7大厦多腔体异形钢管混凝土巨型柱施工实际, 通过模型试验监测分析巨型柱内部混凝土温度场分布规律 , 包括前 3 d 及 2 8 d 的温度变化 、 里表温差 、 表外温差 、 降温速率 、 绝热温升及降温系数 , 为实际施工 中
3、混凝土的热工计算 、 施工及养护措施的制定 、 低 水化热混凝土的效果验证 、 混凝土温度应力及开裂指数的研究提供科学有效的数据, 保证了实际施工质量。 关键词: 天津高银 1 1 7 大厦; 多腔体异形钢管混凝土巨型柱; C 7 0大体积 自密实混凝土; 混凝土温度场 中图分类号: T U 5 2 8 O 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 0 0 1 5 1 0 7 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n t h e t e mp e r a t u r e f ie l d o f
4、C7 0 ma s s s e l f c o mp a c t i n g c o n c r e t e o f s p e c i a l s h a p e d mu l t i c a v i t y c o n c r e t e f i l le d s t e e l t u b u l a r me g a c o l u mn o f T ia n j i n G o l d i n F i n a n c e 1 1 7 B u i l d i n g A I X i n y i n g , H O U Y u fi e , y u D i h u a , Y A NZ
5、h e n。 , Y E胁 , F E N G Y u a n ( 1 Ge n e r a l Co n s t r u c ti o n C o mp a n y o f CC T E B Gr o u p C o , Lt d , Wu h a n 4 3 0 0 6 4, C h i n a; 2 G o l d i n P r o p e r t i e s ( T i a n j i n ) L i m i t e d C o m p a n y , T i a n j i n 3 0 0 3 8 4 , C h i n a ) Abs t r a ct Be c a u s e
6、o f t h e l a r g e a mo u n t o f C7 0 ma s s s e l f c o mp a c t i ng c o n c r e t e o f s p e c i a l s ha p e d mu l ti c a v i t y c o nc r e t efil l e d s t e e l t u b u l ar me g a c o l u mn o f T i a n j i n Go l d i n F i n anc e 1 1 7 B u i l d i n g, h y d r a t i o n h e a t c a u s
7、 e d b y c e me n t i s i n t e n s e, w h i c h r e s u l t i n t h a t a d i a b a ti c t e m p e r a t u r e ris e a n d t e mpe r a t u r e d i f f e r e n c e be t we e n s u rfa c e a n d i n ne r o f c o n c r e t e o f c on c r e t e i s l a r g e F i n a l l y, i t c a n e a s i l y l e a d
8、 t O c o n c r e t e c r a c k i n g i n d uc e d b y e x c e s s i v e t e mp e r a t u r e s t r e s s a n d b rin g a d v e r s e i mp a c t o n c o n s t r u c ti o n q u a l i t y a n d me c h a ni c a l p r o p e rty o f me g a c o l u mn B a s e d O n th e c o n s t r u c ti o n o f s p e c i
9、 a l s h a p e d mu l t i c a v i t y c o n c r e t ef i l l e d s t e e l t u b u l a r me g a c o l u mn o f T i a n j i n Go l d i n F i n a n c e 1 1 7 Bu i l d i n g c on c r e t e t e mp e r a t u r e f kl d i ns i d e me g a c o l u mn i s mo n i t o r e d a n d a n a l y z e d b y mo d e l e
10、 x per i me n t Th e s t ud y i n c l ud e s t e mp e r a t u r e v a ria t i o n o f v e r t i c a l me a s u r i ng p o i n t s a fie r 3 a n d 2 8 da y s, t e mp e r a tur e d i f f e r e n c e b e t we e n s u rfa c e a n d i n n e r o f c o n c r e t e, t e mpe r a t u r e d i f f e r e nc e b
11、e t we e n s u rfa c e a n d e xt e rn a l o f c o n c r e t e, r a t e o f t e mpe r a t u r e f a l l , a d i a b a ti c t e mp e r a tur e ris e a nd c o e ffic i e n t o f t e mp e r a tur e d r o p Th e r e s e arc h r e s u l t s c a n p r o v i d e s c i e n t i fic a n d e f f e c tiv e d a
12、t a f o r the r ma l c a l c u l a t i o n, e n a c t me n t o f c o ns t r u c t i on and ma i n t e n a n c e me a s u r e s , e f f e c t v e rific a t i o n o f l o w h y d r a t i o n h e a t c o n c r e t e, s tud y o f t e mp e r a t u r e s t r e s s a n d c r a c k i n g i n d e x, a l s o
13、c a n e n s u r e the c o n s t r u c t i o n q u a l i ty f o r a c tua l c o n s t r u c t i o n K e y wo r d s : T i a n j i n G o l d i n F i n a n c e 1 1 7 B u i l d i n g ; s p e c i a l s h a p e d mu l t i c a v i t y c o n c r e t efi l l e d s t e e l t u b u l ar m e g a c o l u mn ; C 7
14、 0 ma s s s e l fc o mpa c t i n g c on c r e t e; c o n c r e t e t e mp e r a t u r e fie l d 0 引 言 天津高银 1 1 7大厦 是一幢集 甲级办公 、 酒店 、 旅游观 光 、 精 品商业 于一体的特大型超高层摩天 大楼 。 总建筑 面 积 3 7万 m , 地下 3层 ( 局部 4层) , 地上 1 1 7层( 含设备层 共 1 3 0层) , 结构高度 5 9 6 2 m, 为中国结构第一高楼 。 大厦主体结构采用钢筋混凝 土核心筒 一巨型框架支 撑结构体系。 核心筒为混凝土内包钢板和劲性
15、钢骨的剪力 墙结构 , 外筒 由四角 4根 巨型柱与巨型桁架 、 巨型斜撑共 同组成 。 其 中, 外筒 四角 4根 巨型柱 为多腔 体异形钢管混 凝土巨型柱 , 最大横截面尺寸为 2 4 1 T I 2 2 8 1 13 , 由2 9个腔 体组成 , 最厚钢板尺寸 1 0 0 m m; 地下室高度范 围单根巨型 钢柱重 1 5 0 0 t ( 不含钢筋和混凝土重量 ) ; 钢柱 内竖向钢筋 为直径 5 0 m m I I I 级钢 , 分单根钢筋穿肋板及 钢筋芯柱两 种 ; 腔体内浇筑高强 自密实混凝土( C 5 0 、 C 6 0 、 C 7 0 ) 。 巨型柱从基 础筏板 以 0 8 8
16、 。 向内倾斜贯 穿 至 1 1 7层 ( 5 8 3 6 5 m) , 其 中 L 3 5层 ( 1 8 2 9 6 m) 以下 为 C 7 0高强 自 密实混凝 土 , 单次最大浇筑方 量达 3 4 0 0 m 。 如此大体量 的混凝土浇筑时水泥水化产生 的热量巨大 , 导致混凝土绝 热温升高、 里表温差大 , 容易形成温度裂缝 , 从而影响巨型 收稿 日期 : 2 0 1 4 1 2 0 9 基金项目: 国家十二五支撑课题“ 钢 一 混凝土组合结构现代化施工关键技术研究” ( 2 0 1 1 B A J 0 9 B 0 4 ) ; 中建三局研发课题项目( C S C E C 3 B一 2
17、 0 1 2 1 6 ) 1 51 柱施工质量及力学性能。因此 , 除了通 过优化配 比等措施 降低混凝土水化热外 , 有必要针对 多腔体异形钢管混凝土 巨型柱 内部 C 7 0大体积 自密实 昆 凝 土的温度场进行研 究 , 为实际施工中混凝土的热工计算 、 施工 养护措施 的制定 、 低水化热混凝土的效果验证 、 混凝土温度应力 及开裂指数 的研究提供依据 。 图 1 多腔体 异形 钢管 混凝 土 巨型拄 三维 图 国内外关于普通大体积混凝土 内部温度场分布 的研 究 已经有很 多, 但对于多腔体异形钢管混凝土 巨型柱 内部 C 7 0大体积 自密实混凝土温度场 的研究 , 国内外还很少见
18、 诸报道。 本研究依托天津高银 1 1 7大厦多腔体异形钢管混 凝 土巨型柱施工实际 , 通过模型试验监测分析 巨型柱 内部 混凝土温度场分布规律 。 1 试验 柱模 型 大厦加强层节点处 的巨型柱与环带桁架 、 巨型支撑相 连接 , 腔体构造复杂 , 其 中巨型柱与桁架 、 支撑牛腿 的连接 箱体单元形式最为复杂 , 横 、 竖隔板数量较多, 腔体最小高度 9 O 0 l-f in , 最小宽度 2 0 0 i n r n , 混凝土的质量最不容易保证 , 因 此选择加强层节点处的巨型柱进行温度监控模拟试验。 图 2加 强层 与节点 位置 示意 图 图3 巨型柱与桁架、 支撑牛腿的连接箱体单
19、元示意图 1 1 钢 柱 考虑到巨型柱 内混凝土 的浇筑质量主要 与腔体的构 I 52 造形式相关 , 与水平 、 竖向隔板的厚度关 系不大 , 同时为了 节 省 试 验 成 本 , 将 竖 向 钢 板 的厚 度 由 6 0 m m 减 小 为 2 0 l n n l , 水平隔 板 厚度 不 变 为 l 6 m m, 构 件轴 线 尺 寸 为 2 7 6 0 m m 3 4 6 0 m m 6 6 9 0 mm。 钢板材质为 Q 3 4 5 B, 构 件总重约 1 6 t 。 巨型柱腔体的平 面区域编号为 A、 B、 c、 D, 见图 4 ; 其 中, A、 B、 D三个腔体的内壁上均设置
20、2 2 m m I O 0 m m 舰 格栓钉 , 水平与竖向间距均为 2 0 0 m m; C腔体内未设有栓 钉 。 现场 巨型柱试验模型见图 8 l 0 。 图4试验柱平面图( 单位 : m m) 0 L n 0 呈 _ 1 0 0 _ _ 水平 蜃 】 阳隔 短 0 _- 0 0 0 0 8 2 76 0 S 4 S 5 图5试验柱 A A剖面图( 单位: mm) 1 840 0 0 昌 0 0 一 景 1 。 0 g 景 一 -_ 0一 水平 板 g 竖 向 稿板 0 、 0 0 0 o 0 0 寸 。 、 暑 0 0 。 L o I旦 I 瘩 , f r 1 6 ) ( ) L 8
21、50 3 4 5 0 一 图6 试验柱 BB剖面图( 单位 : mm) 0 n ! g _ O善 o 景 0 f 一 0 , J 0 0 I 。 、 。o 一 墨 水 平 i=l 板 0 0 一 - 阳 辅板 、 6 0 0 - 0 0 0 0 寸 0 昌 0 誊 一 o l 】 1 6 o (1 l 5 fl 宣 3 46 0 图 7 试验柱 C C剖面图( 单位 : mm) 图 8 试验柱实体图 图 9 设 置栓 钉的 腔体 图 1 o 未设置栓钉的腔体 1 2 混 凝 土 试验柱采用与实际施工 相同的大流态 C 7 0自密实混 凝土 , 其配合 比见表 1 。 经现场测试 , 混凝: 工
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