超高层钢板—混凝土组合剪力墙裂缝控制关键技术研究

闫龙

摘 要：当前，我国的建筑行业在不断的发展，城市当中出现了很多高层建筑甚至是超高层建筑，在建筑工程建设的过程中钢板-混凝土组合剪力墙裂缝是比较常见的问题，这一问题如果得不到有效的控制，就可能会使得施工的质量和水平受到非常大的影响，因此，我们需要对其加以关注和控制。本文主要分析了超高层钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制关键技术，以供参考和借鉴。

关键词：超高层；裂缝控制；试验墙；约束钢板；养护

结合某超高层建筑对钢板混凝土组合剪力墙裂缝控制关键技术进行了研究，借助对节点的优化设计工作，采用了约束钢板连接和对称跳焊施工工艺对工程施工的过程中所产生的焊接变形和参与的应力进行研究，研发出了高性能高流态的混凝土，对整个施工过程进行全面的管理，这样也就显著的提升了结构体系整体的质量和性能。

1、工程概况

某工程为超高层工程，工程总建筑面积为129611m2，建筑高达260m，地下5层，地上55层。建筑采用外框内筒型钢混合结构形式，42，43层为桁架转换层。地下2层到地上5层核心筒结构为钢板-混凝土组合剪力墙，外墙厚1200mm，内墙厚400mm，钢板厚16～40mm，混凝土强度等级为C60。钢板-混凝土组合剪力墙施工周期约140d。

2、研究方法

2.1试验墙的基本情况

因为钢板-混凝土组合剪力墙的裂缝控制是相对比较难的，所以为了更好的保证对施工的预控裂缝能够全面的控制，需要对试验墙的施工进行全面的规划和落实，还要对钢板和混凝土组合剪力墙裂缝的具体成因进行分析，同时还要制定一个科学有效的控制措施，主要借助试验墙施工过程中对温度和变形等多种数据进行全面的收集和分析，对可能出现裂缝的原因进行更加全面和准确的分析，这样就可以达到对裂缝加以控制的目的。

在求得建设单位和设计单位的认可之后，在施工现场增设一段长度为14m的钢板-混凝土组合剪力墙，将其当做试验墙，按照钢板-混凝土组合剪力墙的具体施工工序进行全面的处理。

2.2试验墙节点设计优化

2.2.1钢板剪力墙连接方式的优化

按照本工程的具体特点，对双面坡口焊接和单面坡口焊接进行了全面的比较，在比较之后决定使用单面坡口焊接的方式。对于施工中所出现的变形量较大的问题，对钢板进行了适当的调整和优化，应该按照设备自身的吊装能力对钢板剪力墙部位来科学的设计钢板剪力墙分解的具体实施方案，同时钢板剪力墙的连接方式为单面坡口焊接反面约束的方式。

2.2.2钢板剪力墙分节设计优化

钢板剪力墙深化设计的过程中，在刚雇主的两端应该增加宽度为500mm的托座板，将其与钢骨柱在加工厂就应该完成拼装和焊接工作，此外在工程施工的过程中，仰焊的难度比较大，所以钢骨梁两侧边缘的位置和上下两节钢板焊接在一起。在对钢板剪力墙进行科学的分节设计之后，就可以使得施工现场的焊接工作量和焊接难度得到显著的改善，同时还能十分有效的减少钢板焊接变形的后期所产生的残余应力。

2.2.3约束钢板连接工艺优化

因为光板剪力墙环节变形要比其他的部分更加的明显，创新的过程中采用了约束钢板连接的方式，约束钢板厚度通常要比墙体钢板的厚度更大，在施工的过程中应该以500mm的间距将其垂直的环节在钢板剪力墙内。在安装的过程中，约束钢板通常起到的是支撑结构的作用，这样就可以有效的防止钢板出现严重的弯曲变形现象。在约束钢板连接体系当中，钢板剪力墙约束钢板能够形成栓焊混合连接的方式，这种方式十分有效的提高钢板剪力墙自身的约束力，钢构件当中的约束钢板自身具有非常好的灵活性，所以也为剪力墙的安装提供了非常好的条件。

2.2.4钢板剪力墙预留孔优化

钢板剪力墙和钢筋的连接方式主要采用的是焊接直螺纹连接器和钢筋焊接等多种形式，这也给施工质量控制工作造成了很大的障碍，通常我们可以借助在钢板剪力墙上面预留出足够的穿钢筋孔来对其进行适当的调整，这样能够使得人工弯钩和钢筋焊接的数量得到有效的控制，一方面可以满足设计的质量要求，同时也使得工程的施工效率得到了十分显著的提升。

2.3 钢板剪力墙焊接变形及残余应力控制的研究

2.3.1 焊接变形的控制

（1）本工程钢板剪力墙采用单面坡口焊接连接方式，施工进度快，但也存在焊接变形大的问题，对单面坡口焊接方式的焊接变形进行了研究。创新设计了约束钢板连接体系，加大了焊接变形的控制措施。

（2）采用合理的焊接顺序及焊接工艺：钢板剪力墙先焊接变形大的焊缝，后焊接变形小的焊缝。所有焊缝采用对称跳焊的施工工艺，跳焊间距为500mm，并采用多层焊接，焊接层数为3～6层，每层按三角形划弧原则施焊。使先焊接部位的应力通过跳焊间距得到充分释放，以减小钢板剪力墙焊接变形及残余应力。

2.3.2 焊接残余应力的消除

增加钢板剪力墙搁置时间，钢板剪力墙提前加工制作，运至施工现场。焊接完成一节钢板剪力墙后增加应力释放时间以消除焊接残余应力。在钢板剪力墙焊缝端部设置应力释放口，可避免钢板剪力墙角部发生撕裂，还能释放部分焊接残余应力。

2.3.3 钢板剪力墙分节设计

钢板剪力墙整体分节深化设计时，考虑到钢板剪力墙焊接空间狭小，将钢板剪力墙对接节点设计成单面45°±5°坡口，将上下两层钢板与钢骨梁两侧的翼缘焊接在一起。长约束板焊接在上层钢板内侧，短约束钢板焊接在下层钢板的内侧，上层钢板为500～1000mm，既方便钢结构的安装与焊接，避免了现场仰焊带来的质量隐患，又避免了焊接应力直接作用于钢框架结构。

2.3.4 焊接变形监测

在钢板剪力墙安装完成后、焊接开始前在剪力墙两侧钢柱上及钢板剪力墙上标注变形观测点（贴片）。变形观测点设定于轴线上，即钢板剪力墙两侧钢柱中心线以及剪力墙钢板中心线，安装完成后架设全站仪对准标注的观测点进行水平、垂直方向变形观测。观测采用全程观测分阶段定时记录数据的方法，最后把所得数据进行整理分析，最终得出焊接应力对结构变形产生的影响，以便施工过程中及时发现问题并采取有效措施进行处理。

2.4 高性能高流态混凝土研发

针对钢板-混凝土组合剪力墙的特点，以及混凝土的高强度等级、高流态、低水化热和高可泵性的特点进行了研发，通过大量的试验，成功研发出了高性能高流态混凝土。

混凝土拌合物和易性良好，坍落度保持4h损失很小，几乎不损失。扩展度在3h之后，相对损失较小，能够较好的保持混凝土和易性。

3、结语

当前我国的超高层建筑得到了非常好的发展，在这样的情况下，钢板混凝土组合剪力墙结构也得到了十分广泛的应用，而在该结构应用的过程中可能会出现各种各样的裂缝问题，这种问题如果得不到有效的控制，就有可能会使得整个工程的建设质量都受到非常严重的影响，所以，我们必须要采取积极的措施加以改进。

参考文献：

[1]曹德金，席永慧.组合剪力墙的抗震研究简述[J].山西建筑.2012（24）

[2]胡红松，聂建国.双钢板-混凝土组合剪力墙变形能力分析[J].建筑结构学报.2013（05）