CN110835967A - 一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，包括步骤如下：步骤一，依据设计计算中得到的组合剪力墙的综合最大应力以及裂缝控制等级要求，确定需要施加控制应力的大小；步骤二，施工组合剪力墙；步骤三，依据墙板混凝土的温度应力和抗裂强度的动态变化情况，确定对墙体施加预应力的时间；步骤四，确定预应力施加的方法：预应力施加的方法为一次张拉法或者二次张拉法；步骤五，对预应力筋进行张拉，并用锚具锚固。本发明解决了传统的施工方法无法精准地确定施加预应力的最佳时机和预应力的施加程度以及存在预应力施工具有较大盲目性的技术问题。

Description

一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法

技术领域

本发明属于建筑工程领域，特别是一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法。

背景技术

近年来，钢板-混凝土组合剪力墙以承载能力高、抗震性能好等优点大量应用于超高层建筑中，但由于此类组合剪力墙厚度较大，混凝土凝结硬化过程产生的水化热不易散失，造成墙体内外温差过大，加上混凝土收缩、外部约束大等原因极易导致严重的早期裂缝，危害建筑物的安全及耐久性，目前尚无控制大厚度钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝的有效方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制墙体裂缝的组合剪力墙及其施工方法，要解决传统的施工方法无法精准地确定施加预应力的最佳时机及施加预应力的程度以及存在预应力施工具有较大盲目性的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，该组合剪力墙包括有内置钢板、预应力筋、布置在内置钢板前后两侧的钢筋网片以及墙板混凝土；所述内置钢板平行于墙体的方向布置在剪力墙的内部；所述预应力筋有两组、分别布置在内置钢板的前后侧，每组预应力筋沿竖向间隔布置；所述预应力筋为无粘结预应力筋；所述内置钢板的左右两侧分别设有钢板槽；所述钢板槽沿竖向通长设置，且钢板槽的槽口水平向外；在钢板槽的槽底、对应预应力筋的位置处开设有穿孔；所述墙板混凝土浇筑在内置钢板、钢筋网片、预应力筋和钢板槽的外侧，并且钢板槽嵌在墙板混凝土左右两端的端面上；所述预应力筋的两端分别穿过两端钢板槽上的穿孔，且通过锚具锚固在钢板槽中；采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法包括步骤如下：

步骤一，依据设计计算中得到的组合剪力墙的综合最大应力以及裂缝控制等级要求，确定需要施加控制应力的大小。

步骤二，施工组合剪力墙。

步骤三，依据墙板混凝土的温度应力和抗裂强度的动态变化情况，确定对墙体施加预应力的时间，具体方法如下。

步骤1，对墙板混凝土的强度、温度及变形参数进行实时监测，并通过计算获得墙板混凝土的抗裂强度时间曲线和温度应力时间曲线；墙板混凝土的抗裂强度时间曲线依据公式f_t(t)＝f_tk(1-e^-0.3t)绘制得到；墙板混凝土的温度应力时间曲线依据公式σ_c(t)＝[ε(t)+(α_s-α_c)AT(t)+ε_z(t)]E_c(t)绘制得到；

f_t(t)-混凝土龄期为t天时的抗拉强度，MPa；

f_tk-混凝土龄期为28天时的抗拉强度标准值，MPa；

t-混凝土龄期，d；

e-自然常数，其值取2.7183；

σ_c(t)-混凝土龄期为t天时测点处的最大温度应力，MPa；

ε(t)-混凝土的实测应变；

α_s-钢材的线膨胀系数；

α_c-混凝土的线膨胀系数；

ΔT(t)-混凝土龄期为t天时的温度与混凝土龄期为t-1天时温度的差值，℃；

ε_z(t)-混凝土的收缩应变，由试验测得；

E_c(t)-混凝土龄期为t天时的弹性模量，N/mm²，可通过公式E_c(t)＝β₁β₂E₀(1-e^-0.09t)计算得到；E₀为标准养护条件下混凝土28d龄期时的弹性模量；β₁为混凝土中不同掺量的粉煤灰对应的弹性模量调整系数，β₂为混凝土中不同掺量的矿粉对应的弹性模量调整系数。

步骤2，将墙板混凝土的抗裂强度时间曲线及墙板混凝土的温度应力时间曲线绘制在同一个龄期-应力的坐标系中。

步骤3，依据墙板混凝土的抗裂强度时间曲线及墙板混凝土的温度应力时间曲线得出抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点坐标以及温度应力时间曲线中温度应力由压应力转变为拉应力的时间。

步骤四，确定预应力施加的方法：预应力施加的方法为一次张拉法或者二次张拉法。

步骤五，对预应力筋进行张拉，并用锚具锚固。

优选的，所述内置钢板的前侧面和后侧面上对应设置有抗剪栓；所述抗剪栓在内置钢板的每侧沿竖向间隔设置有至少三层；其中，每层抗剪栓沿横向间隔设置；所述预应力筋对应搭设在每层抗剪栓上。

优选的，步骤二中施工组合剪力墙的具体方法为。

步骤I，按设计要求安装内置钢板。

步骤II，根据所需施加的控制应力大小及剪力墙的结构形式，确定预应力筋的布置方式：预应力筋在内置钢板的前后两侧分别布置有一组，并且每组预应力筋沿竖向平行间隔设置。

步骤III，绑扎内置钢板前后两侧的钢筋网片。

步骤IV，安装钢板槽：在内置钢板的左右两侧分别设置钢板槽，并且将钢板槽靠近内置钢板一侧的侧面与内置钢板固定连接。

步骤V，在钢板槽上、对应预应力筋的位置处开设穿孔。

步骤VI，穿预应力筋，预应力筋为无粘结预应力筋。

步骤VII，支设模板、浇筑墙板混凝土。

优选的，步骤1中β₁和β₂的确定如下：

掺量	0	20％	30％	40％
					粉煤灰β<sub>1</sub>	1	0.99	0.98	0.96
矿粉β<sub>2</sub>	1	1.02	1.03	1.04

。

优选的，当步骤五中采用二次张拉法对预应力筋进行张拉时，第一次张拉时间为温度应力时间曲线中墙板混凝土的温度应力由压应力转变为拉应力的时间，第一次施加的应力值为不大于控制应力值的50％；第二次张拉时间为抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点对应的横坐标的龄期，第二次施加的应力值为设计控制应力值与第一次施加的应力值的差值，两次张拉完毕后，达到设计的控制应力值。

优选的，当设计要求的墙板混凝土允许出现裂缝，且裂缝宽度小于限值0.2mm时，采用一次张拉法施加预应力；当设计要求的墙板混凝土禁止出现裂缝时，采用二次张拉法施加预应力。

优选的，当步骤五中采用一次张拉法对预应力筋进行张拉时，张拉时间为抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点对应的横坐标的龄期，一次施加的应力值为设计的控制应力值。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

1、本发明涉及一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，通过施加预应力的方式来防治和控制大厚度钢板-混凝土组合剪力墙由于温度、收缩等原因引起的开裂，并可用于确定施加预应力的合理时机和施加预应力的程度。

2、本发明能够依据墙体温度应力和混凝土抗裂强度的早期实时动态变化情况，精准地确定施加预应力的最佳时机及施加预应力的程度，减少预应力施工的盲目性，进而能够更加有效地预防和控制大厚度钢板-混凝土组合剪力墙的温度裂缝。通过有针对性地逐步施加预应力，既可以避免预应力施加过早或控制应力过大而混凝土抗压强度不足导致的局部混凝土破坏，也能够有效避免预应力施加过晚或控制应力不足而导致的裂缝开展较多或裂缝宽度超过限值等情况发生。

3、本发明可为施工单位选择施加预应力的方式提供实施指导依据，对允许出现裂缝的墙体推荐采用一次张拉法施加预应力；对不允许出现裂缝的墙体建议采用二次张拉法施加预应力。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的组合剪力墙的竖向剖面示意图。

图2是本发明的组合剪力墙的水平剖面示意图。

图3是本发明的组合剪力墙左端面或者右端面的结构示意图。

图4是本发明的带穿孔的钢板槽示意图。

附图标记：1-内置钢板、2-锚具、3-预应力筋、4-钢筋网片、5-墙板混凝土、6-抗剪栓、7-钢板槽、8-穿孔。

具体实施方式

本实施例中，这种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法针对大厚度内置钢板-混凝土组合剪力墙早期开裂严重的问题，提出了在施工中依据温度应力和混凝土抗裂强度的动态变化情况，选择合理时机对墙板混凝土5施加预应力的方法来控制裂缝。在施加预应力时，可选择墙板混凝土5达到一定强度后，在降温阶段的不同时期对墙体施加预压应力(如：①墙板混凝土5中的温度应力即将由压应力转变为拉应力的时段，此时尚未有拉应力出现；或②已出现温度拉应力，但温度拉应力值小于墙板混凝土5的抗裂强度的时段，此时有温度拉应力存在，但尚未开裂；或③温度拉应力值已超过墙板混凝土5的抗裂强度的时段，此时已出现裂缝)，用来部分或全部抵消因混凝土降温、收缩等原因导致的拉应力继续增长的问题或通过施加预应力使已发生的裂缝闭合，以此来预防和控制混凝土裂缝。由于实际工程中组合剪力墙的温度应力和混凝土抗裂度变化情况与所采用的材料特性、墙体参数及约束条件等密切相关，每片组合剪力墙的施加预应力的最佳时刻也并不相同，需要依据混凝土的动态强度、墙体温差、混凝土收缩特性、墙体几何参数及约束条件等因素，通过试验或预估计算的方式确定，从而有针对性地确定施加预应力的合理时机及施加预应力的程度，进而达到控制组合剪力墙温度产生裂缝的目的。

本实施例中，采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法是以试验测试和理论计算相结合的方法，来确定施加预应力合理时机。主要方法是：(1)通过对混凝土的强度、温度及变形等参数的实时监测，结合计算，获得混凝土抗裂强度时间曲线和温度应力时间曲线；(2)通过上述两条曲线上的特征点来确定施加预应力的时机及施加预应力的方法；具体方法如下。

如图1-4所示，这种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，组合剪力墙包括有内置钢板1、预应力筋3、布置在内置钢板1前后两侧的钢筋网片4以及墙板混凝土5；所述内置钢板1平行于墙体的方向布置在剪力墙的内部；所述预应力筋3有两组、分别布置在内置钢板1的前后侧，每组预应力筋3沿竖向间隔布置；所述预应力筋3为无粘结预应力筋；所述内置钢板1的左右两侧分别设有钢板槽7；所述钢板槽7沿竖向通长设置，且钢板槽7的槽口水平向外；在钢板槽7的槽底、对应预应力筋3的位置处开设有穿孔8；所述墙板混凝土5浇筑在内置钢板1、钢筋网片4、预应力筋3和钢板槽7的外侧，并且钢板槽7嵌在墙板混凝土5左右两端的端面上；所述预应力筋3的两端分别穿过两端钢板槽7上的穿孔8，且通过锚具2锚固在钢板槽7中；采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法包括步骤如下。

步骤一，依据设计计算中得到的组合剪力墙的综合最大应力以及裂缝控制等级要求，确定需要施加控制应力的大小。

步骤二，施工组合剪力墙。

步骤三，依据墙板混凝土5的温度应力和抗裂强度的动态变化情况，确定对墙体施加预应力的时间，具体方法如下。

步骤1，对墙板混凝土5的强度、温度及变形参数进行实时监测，并通过计算获得墙板混凝土5的抗裂强度时间曲线和温度应力时间曲线；墙板混凝土5的抗裂强度时间曲线依据公式f_t(t)＝f_tk(1-e^-0.3t)绘制得到；墙板混凝土5的温度应力时间曲线依据公式σ_c(t)＝[ε(t)+(α_s-α_c)ΔT(t)+ε_z(t)]E_c(t)绘制得到。

f_t(t)-混凝土龄期为t天时的抗拉强度，MPa；

f_tk-混凝土龄期为28天时的抗拉强度标准值，MPa；

t-混凝土龄期，d；

e-自然常数，其值取2.7183；

σ_c(t)-混凝土龄期为t天时测点处的最大温度应力，MPa；

ε(t)-混凝土的实测应变；

α_s-钢材的线膨胀系数；

α_c-混凝土的线膨胀系数；

AT(t)-混凝土龄期为t天时的温度与混凝土龄期为t-1天时温度的差值，℃；

ε_z(t)-混凝土的收缩应变，由试验测得；

E_c(t)-混凝土龄期为t天时的弹性模量，N/mm²，可通过公式E_c(t)＝β₁β₂E₀(1-e^-0.09t)计算得到；E₀为标准养护条件下混凝土28d龄期时的弹性模量；β₁为混凝土中不同掺量的粉煤灰对应的弹性模量调整系数，β₂为混凝土中不同掺量的矿粉对应的弹性模量调整系数。

步骤2，将墙板混凝土5的抗裂强度时间曲线及墙板混凝土5的温度应力时间曲线绘制在同一个龄期-应力的坐标系中。

步骤3，依据墙板混凝土5的抗裂强度时间曲线及墙板混凝土5的温度应力时间曲线得出抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点坐标以及温度应力时间曲线中温度应力由压应力转变为拉应力的时间。

步骤四，确定预应力施加的方法：预应力施加的方法为一次张拉法或者二次张拉法。

步骤五，对预应力筋3进行张拉，并用锚具2锚固。

本实施例中，所述内置钢板1的前侧面和后侧面上对应设置有抗剪栓6；所述抗剪栓6在内置钢板1的每侧沿竖向间隔设置有至少三层；其中，每层抗剪栓6沿横向间隔设置；所述预应力筋3对应搭设在每层抗剪栓6上。

本实施例中，步骤二中施工组合剪力墙的具体方法为。

步骤I，按设计要求安装内置钢板1。

步骤II，根据所需施加的控制应力大小及剪力墙的结构形式，确定预应力筋3的布置方式：预应力筋3在内置钢板1的前后两侧分别布置有一组，并且每组预应力筋3沿竖向平行间隔设置。

步骤III，绑扎内置钢板1前后两侧的钢筋网片4。

步骤IV，安装钢板槽7：在内置钢板1的左右两侧分别设置钢板槽7，并且将钢板槽7靠近内置钢板1一侧的侧面与内置钢板1固定连接。

步骤V，在钢板槽7上、对应预应力筋3的位置处开设穿孔8。

步骤VI，穿预应力筋3，预应力筋3为无粘结预应力筋。

步骤VII，支设模板、浇筑墙板混凝土5。

本实施例中，步骤1中β₁和β₁的确定如下：

掺量	0	20％	30％	40％
					粉煤灰β<sub>1</sub>	1	0.99	0.98	0.96
矿粉β<sub>2</sub>	1	1.02	1.03	1.04

。

本实施例中，当设计要求的墙板混凝土5允许出现裂缝，且裂缝宽度小于0.2mm时，采用一次张拉法施加预应力；当设计要求的墙板混凝土5禁止出现裂缝时，采用二次张拉法施加预应力。

本实施例中，当步骤五中采用一次张拉法对预应力筋3进行张拉时，张拉时间为抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点对应的横坐标的龄期，一次施加的应力值为设计的控制应力值。

本实施例中，当步骤五中采用二次张拉法对预应力筋3进行张拉时，第一次张拉时间为温度应力时间曲线中墙板混凝土5的温度应力由压应力转变为拉应力的时间，第一次施加的应力值为不大于控制应力值的50％；第二次张拉时间为抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点对应的横坐标的龄期，第二次施加的应力值为设计控制应力值与第一次施加的应力值的差值，两次张拉完毕后，达到设计的控制应力值。

本实施例中，所述钢板槽7为不锈钢板制成或者钢板制成；若采用钢板制成，在钢板槽7的外表面上涂刷有抗腐蚀层；所述钢板槽7的水平切面为卧置的U形，包括有两条平行间隔设置的横边和连接在两条横边端部之间的纵边；所述钢板槽7的槽口与剪力墙的端面平齐；其中，钢板槽7靠近内置钢板1一侧的侧面与内置钢板1之间焊接连接；所述钢板槽7上穿孔8的直径不小于预应力筋3的直径。

本实施例中，所述内置钢板1与剪力墙前侧面之间的距离等于内置钢板1与剪力墙后侧面之间的距离，为550mm～600mm。

本实施例中，所述内置钢板1的端部与墙板混凝土5对应一端的端面之间的间距为不小于25mm。

本实施例中，竖向相邻的两层抗剪栓6之间的间距为200mm～300mm，横向相邻的两个抗剪栓6之间的间距为200mm～300mm。

本实施例中，根据墙板混凝土5的抗裂强度时间曲线公式和墙板混凝土5的温度应力时间曲线绘制出的曲线的特点为：墙板混凝土5的抗裂强度随龄期变化曲线中，抗裂强度随混凝土龄期增长而逐渐增大，前期增长较快、后期增长较慢；墙板混凝土5的温度应力时间曲线是混凝土升温和降温过程中由于水化放热、收缩、约束等原因产生的温度应力变化曲线，升温阶段压应力逐渐增大，降温阶段压应力逐渐减小并逐渐转变为拉应力。温度应力时间曲线中压应力最大点、温度应力时间曲线中应力由压力转为拉力的点以及温度应力时间曲线与抗裂强度时间曲线的交点为三个特征点：压应力最大点对应的时间为开裂风险最小时间；压力转为拉力的点对应的时间为压应力与拉应力完全抵消后的零应力点对应的时间，越过该时间后，就会产生拉应力；温度应力时间曲线与抗裂强度时间曲线的交点对应的时间，越过该时间后，温度拉应力就超过了混凝土的抗裂强度，墙板混凝土5会开裂。

本实施例中，一次张拉法的预应力施加时机及特点：采用一次张拉法时建议选择温度应力达到温度应力时间曲线与抗裂强度时间曲线的交点附近时进行张拉。一次张拉法即一次性把预应力施加到位的方法，一次性施加的预应力值较大，需待墙板混凝土5达到足够强度后，一般应达到混凝土设计强度的80％以上，此时墙板混凝土5的龄期基本已超过10天，墙板混凝土5已处于降温阶段后期，墙体由于较大降温温差和混凝土收缩已出现较大拉应力，甚至已经产生裂缝，此时可一次性把预应力筋3张拉至设计的控制应力值，强大的预压应力的施加不但可以抑制裂缝的发展，还能使已有的裂缝闭合；一次张拉法的特点是：施工程序简化，但施加预应力时墙体已出现拉应力甚至已产生裂缝，需要控制施加预应力的程度来使裂缝重新闭合。

本实施例中，二次张拉法的预应力施加时机及特点：二次张拉法即把预应力分两次施加，第一次张拉可选在压应力转为拉应力对应的时间点进行，第二次张拉可选在温度应力时间曲线与抗裂强度时间曲线的交点对应的时间进行。第一次张拉时由于墙板混凝土5的抗裂强度尚较低，仅需施加部分预应力，可按设计控制应力的50％左右施加，以免过大的预压应力使墙板混凝土5发生破坏；待一定时段后温度应力达到温度应力时间曲线与未施加预应力前的抗裂强度时间曲线的交点附近时，再在第一次张拉的基础上进行第二次张拉，此时可张拉至设计的控制应力值。二次张拉法的特点是：可根据混凝土的温度应力和抗裂强度的实际发展程度有针对性地逐步施加预应力，能及时有效控制裂缝的产生，但施工程序较复杂。

实施例1：根据试验数据及计算结果做出墙板混凝土5的温度应力时间曲线和抗裂强度时间曲线，并依据曲线上的特征点确定施加预应力的时机。

某组合剪力墙，采用强度等级为C60的混凝土，混凝土中粉煤灰掺量和矿粉掺量均为20％，对应的弹性模量调整系数分别为粉煤灰掺量为β₁＝0.99，β₂＝1.02，试验测得28d龄期抗拉强度标准值f_tk＝2.85×10⁴MPa，28d龄期时的弹性模量E₀＝3.60×10⁴MPa，钢材线膨胀系数α_s＝1.383×10^-5，混凝土线膨胀系数α_c＝1.025×10^-5。

试验测得的混凝土浇筑后20天内的墙体内部温度见表1中第2行数据所示；当天最高温度与前一天的温差ΔT(t)见表1中第3行所示；可计算得到钢材与混凝土的线差应变(α_s-α_c)ΔT(t)，见表1中第4行；试验测得的混凝土实测应变ε(t)和收缩应变ε_z(t)分别见表1中第5行和第6行，叠加第4、第5、第6行，即可获得公式σ_c(t)＝[ε(t)+(α_s-α_c)ΔT(t)+ε_z(t)]E_c(t)中的总应变[ε(t)+(α_s-α_c)ΔT(t)+ε_z(t)]，其值见第7行。

把β₁，β₂，E₀的实测值代入公式E_c(t)＝β₁β₂E₀(1-e^-0.09t)可得E_c(t)＝β₁β₂E₀(1-e^-0.09t)＝0.99×1.02×3.60×10⁴(1-e^-0.09t)，可计算得到混凝土浇筑后20天内的弹性模量E_c(t)，列于表1中第8行。依据公式σ_c(t)＝[ε(t)+(α_s-α_c)ΔT(t)+ε_z(t)]E_c(t)，把第7行和第8行相应数据相乘，即可计算得前20天的混凝土应力值σ_c(t)，列于表1中第9行。

把f_tk＝2.85×10⁴MPa代入公式f_t(t)＝f_tk(1-e^-0.3t)＝2.85×10⁴(1-e^-0.3t)，可计算得到前20天混凝土的抗裂强度f_t(t)，列于表1中第10行。

依据表1中第9行和第10行数据，可做出该组合剪力墙的墙板混凝土5的温度应力时间曲线和抗裂强度时间曲线。从而能够得出，压应力转为拉应力对应的时间为接近第9天的时候，温度应力时间曲线和抗裂强度时间曲线的交点出现在第14天，此时温度拉应力为2.812MPa，混凝土抗裂强度为2.807MPa，已稍稍超越了混凝土的抗裂强度。若采用一次张拉法，可选择第14天时进行张拉，若采用二次张拉法，可在第9天时进行第一次张拉，第14天时进行第二次张拉。

表1混凝土浇筑后20天内的温度应力及抗裂强度计算表

续表1混凝土浇筑后20天内的温度应力及抗裂强度计算表

本实施例中，采用一次张拉法和二次张拉法施加预应力的效果如下，组合剪力墙中内置钢板1的厚度25mm，置于墙厚中间部位，墙高2.8m，采用强度等级为C60的混凝土，在钢板两侧各布置五道预应力筋3，每道含三根预应力钢绞线，每根钢绞线的公称直径为15.2mm、公称面积为140mm²、极限强度f_ptk为1860N/mm²。

1、采用一次张拉法

在墙板混凝土5浇筑后的第14天施加预应力。由表1可知，混凝土浇筑后第14天的抗裂强度f_t(14)为2.807MPa，按控制应力σ_con取钢绞线极限强度f_ptk的0.75倍，预应力损失按20％计，则单根预应力钢绞线张拉完毕后混凝土获得的预压力为：F₁＝0.8×0.75×f_ptk×140＝0.8×0.75×1860×140＝156240N；10道共30根预应力钢绞线全部张拉完毕后混凝土获得的预压力F为：F＝30×F₁＝30×156240＝4687200N；可认为所有的预压力均匀分布在整个墙体厚度截面A＝2800mm×1200mm上，则混凝土中受到的预压应力σ_y为：σ_y＝F/A＝4687200/(2800×1200)＝1.395MPa；

此时混凝土自身抗裂强度ft(14)为2.807MPa，温度拉应力已达到2.812MPa，通过施加预应力，混凝土获得了1.395MPa的预压应力，相当于抗裂强度提高了1.395MPa，总抗裂强度达2.807+1.395＝4.202MPa，抗裂效果提高至未施加预应力前的1.5倍。

采用一次张拉法施加预应力后混凝土抗裂强度提高情况见表2所示，依据表2中数据做出的混凝土温度应力时间曲线和抗裂强度时间曲线，可以看出第14天至第20天的抗裂度均提高了1.395MPa。

表2采用一次张拉法施加预应力后混凝土抗裂度提高情况表

采用一次张拉法施加预应力时，第14天至第20天的混凝土抗裂强度均提高了1.395MPa。

2、采用二次张拉法

分别在墙板混凝土5浇筑后第9天、第14天分两次施加预应力，每次施加总设计预应力的50％，即：第一次张拉结束后，混凝土获得的预压应力是σ_y1＝0.5σ_y＝0.5×1.395＝0.6975MPa，此时混凝土自身抗裂强度f_t(9)为2.658MPa，温度应力则刚刚由压应力转变为拉应力，其值为0.1291MPa，通过施加预应力，混凝土获得了0.6975MPa的预压应力，相当于抗裂强度提高了0.6975MPa，总抗裂强度达2.658+0.6975＝3.3555MPa，抗裂效果提高至未施加预应力前的1.26倍。

第二次张拉结束后，混凝土新获得的预压应力值为σ_y2＝0.5σ_y＝0.5×1.395＝0.6975MPa，此时混凝土中的总预压应力达到总设计预应力值σ_y＝σ_y1+σ_y2＝1.395MPa。此时混凝土自身抗裂强度f_t(14)为2.807MPa，温度拉应力为2.812MPa，通过两次施加预应力，混凝土共获得了1.395MPa的预压应力，相当于抗裂强度提高了1.395MPa，总抗裂强度达4.202MPa，抗裂效果提高至未施加预应力前的1.5倍。

采用二次张拉法施加预应力后混凝土抗裂墙度提高情况见表3所示。

表3采用二次张拉法施加预应力后混凝土抗裂度提高情况表

采用二次张拉法施加预应力时，第9天至第13天的混凝土抗裂强度均提高0.6975MPa，第14天至第20天的混凝土抗裂强度均提高了1.395MPa。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：该组合剪力墙包括有内置钢板(1)、预应力筋(3)、布置在内置钢板(1)前后两侧的钢筋网片(4)以及墙板混凝土(5)；所述内置钢板(1)平行于墙体的方向布置在剪力墙的内部；所述预应力筋(3)有两组、分别布置在内置钢板(1)的前后侧，每组预应力筋(3)沿竖向间隔布置；所述预应力筋(3)为无粘结预应力筋；所述内置钢板(1)的左右两侧分别设有钢板槽(7)；所述钢板槽(7)沿竖向通长设置，且钢板槽(7)的槽口水平向外；在钢板槽(7)的槽底、对应预应力筋(3)的位置处开设有穿孔(8)；所述墙板混凝土(5)浇筑在内置钢板(1)、钢筋网片(4)、预应力筋(3)和钢板槽(7)的外侧，并且钢板槽(7)嵌在墙板混凝土(5)左右两端的端面上；所述预应力筋(3)的两端分别穿过两端钢板槽(7)上的穿孔(8)，且通过锚具(2)锚固在钢板槽(7)中；采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法包括步骤如下：

步骤一，依据设计计算中得到的组合剪力墙的综合最大应力以及裂缝控制等级要求，确定需要施加控制应力的大小；

步骤二，施工组合剪力墙；

步骤三，依据墙板混凝土(5)的温度应力和抗裂强度的动态变化情况，确定对墙体施加预应力的时间，具体方法如下：

步骤1，对墙板混凝土(5)的强度、温度及变形参数进行实时监测，并通过计算获得墙板混凝土(5)的抗裂强度时间曲线和温度应力时间曲线；墙板混凝土(5)的抗裂强度时间曲线依据公式f_t(t)＝f_tk(1-e^-0.3t)绘制得到；墙板混凝土(5)的温度应力时间曲线依据公式σ_c(t)＝[ε(t)+(α_s-α_c)ΔT(t)+ε_z(t)]E_c(t)绘制得到；

f_t(t)—混凝土龄期为t天时的抗拉强度，MPa；

f_tk—混凝土龄期为28天时的抗拉强度标准值，MPa；

t—混凝土龄期，d；

e—自然常数，其值取2.7183；

σ_c(t)—混凝土龄期为t天时测点处的最大温度应力，MPa；

ε(t)—混凝土的实测应变；

α_s—钢材的线膨胀系数；

α_c—混凝土的线膨胀系数；

ΔT(t)—混凝土龄期为t天时的温度与混凝土龄期为t-1天时温度的差值，℃；

ε_z(t)—混凝土的收缩应变，由试验测得；

E_c(t)—混凝土龄期为t天时的弹性模量，N/mm²，可通过公式E_c(t)＝β₁β₂E₀(1-e^-0.09t)计算得到；E₀为标准养护条件下混凝土28d龄期时的弹性模量；β₁为混凝土中不同掺量的粉煤灰对应的弹性模量调整系数，β₂为混凝土中不同掺量的矿粉对应的弹性模量调整系数；

步骤2，将墙板混凝土(5)的抗裂强度时间曲线及墙板混凝土(5)的温度应力时间曲线绘制在同一个龄期-应力的坐标系中；

步骤3，依据墙板混凝土(5)的抗裂强度时间曲线及墙板混凝土(5)的温度应力时间曲线得出抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点坐标以及温度应力时间曲线中温度应力由压应力转变为拉应力的时间；

步骤四，确定预应力施加的方法：预应力施加的方法为一次张拉法或者二次张拉法；

步骤五，对预应力筋(3)进行张拉，并用锚具(2)锚固。

2.根据权利要求1所述的采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：所述内置钢板(1)的前侧面和后侧面上对应设置有抗剪栓(6)；所述抗剪栓(6)在内置钢板(1)的每侧沿竖向间隔设置有至少三层；其中，每层抗剪栓(6)沿横向间隔设置；所述预应力筋(3)对应搭设在每层抗剪栓(6)上。

3.根据权利要求1所述的采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：步骤二中施工组合剪力墙的具体方法为：

步骤Ⅰ，按设计要求安装内置钢板(1)；

步骤Ⅱ，根据所需施加的控制应力大小及剪力墙的结构形式，确定预应力筋(3)的布置方式：预应力筋(3)在内置钢板(1)的前后两侧分别布置有一组，并且每组预应力筋(3)沿竖向平行间隔设置；

步骤Ⅲ，绑扎内置钢板(1)前后两侧的钢筋网片(4)；

步骤Ⅳ，安装钢板槽(7)：在内置钢板(1)的左右两侧分别设置钢板槽(7)，并且将钢板槽(7)靠近内置钢板(1)一侧的侧面与内置钢板(1)固定连接；

步骤Ⅴ，在钢板槽(7)上、对应预应力筋(3)的位置处开设穿孔(8)；

步骤Ⅵ，穿预应力筋(3)，预应力筋(3)为无粘结预应力筋；

步骤Ⅶ，支设模板、浇筑墙板混凝土(5)。

4.根据权利要求1所述的采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：步骤1中β₁和β₂的确定如下：

5.根据权利要求1所述的采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：当设计要求的墙板混凝土(5)允许出现裂缝，且裂缝宽度小于限值0.2mm时，采用一次张拉法施加于预应力；当设计要求的墙板混凝土(5)禁止出现裂缝时，采用二次张拉法施加于应力。

6.根据权利要求1所述的采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：当步骤五中采用一次张拉法对预应力筋(3)进行张拉时，张拉时间为抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点对应的横坐标的龄期，一次施加的应力值为设计的控制应力值。

7.根据权利要求1所述的采用预应力控制组合剪力墙裂缝的方法，其特征在于：当步骤五中采用二次张拉法对预应力筋(3)进行张拉时，第一次张拉时间为温度应力时间曲线中墙板混凝土(5)的温度应力由压应力转变为拉应力的时间，第一次施加的应力值为不大于控制应力值的50％；第二次张拉时间为抗裂强度时间曲线与温度应力时间曲线的交点对应的横坐标的龄期，第二次施加的应力值为设计控制应力值与第一次施加的应力值的差值，两次张拉完毕后，达到设计的控制应力值。

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