第4O卷第29期 2 0 1 4年1 0月 文章编号:1009—6825(2014)29—0125.04 SHANXI ARCHITEC 兀JRE 山 西 建 筑 Vo1.40 No.29 Oct. 2014 ・125・ 大体积混凝土一维差分法计算与实测对比 梁晓鹏 (中国建筑第四工程局有限公司,广东广州510665) 摘要:结合百度国际大厦东塔楼底板大体积混凝土水化热温度监控实测,通过与一维差分法理论计算对比,分析了理论计算与 实测值的差异,并总结出规律为以后类似工程施工前理论计算提供了相关经验。 关键词:大体积混凝土,一维差分法,实测,分析 中图分类号:TU528 1 工程概况 百度国际大厦东塔楼工程位于深圳市南山区高新技术产业 园,本工程地下3层,地上39层,建筑面积为90 733 m ,塔楼高 189.3 m,用地面积5 995 m ,框架一核心筒结构,作为百度华南地 区的总部和研发中心,是一座集运营和研发为一体的综合性研发 办公楼。 百度国际大厦东塔楼的底板厚度有600 mm,800 mm, 2 000 mm,3 500 iilm,部分高低跨的地方有4 700 mm,5 900 mm, 7 100 mm,承台的厚度有1 300 mltl,2 700 mm,3 500 Inm等,取 2 000 mm,3 500 mm,4 700 mm,5 900 mm,7 100 mm厚度作为测 温点,根据塔楼结构底板厚度接近对称,测温点布置图如图1 所示。 图1测温点平面布置图 2一维差分法理论分析 ×2 _ -1)+△ (1) △ : ax(e… 一¨’ 一e… ) (2) 7’“一 一 ( ± 2 r 叫 \ / 其中, 为混凝土的热扩散率,取0.003 5 nl /h;At为间隔的 时间段,h; 为混凝土沿厚度分成的有限段; . 为在第j}时间 里,第n层混凝土的温度;A 为从( 一1) 天到kAt天内散热 温升;Q为每千克水泥散热,ld/kg,较薄构件(≤1 m)取3 d散热 量,较厚取5 d~7 d散热量,更厚的大块混凝土取28 d散热量;m 为温升速度系数0.3~0.5,取0.5; 为每立方米中水泥用量, kg/m ; 为掺合料折减系数,取0.25;F为每立方米混凝土掺合料 用量,kg/m’;c为混凝土的比热,取0.96 k//(kg・K); 为混凝土 的密度,本工程取2 370 kg/m 。 计算假定:为方便计算,对混凝土各处的初始边界温度,即 =0时的温度,与土直接接触的混凝土下表面初始温度取为地基 温度,上表面初始温度取为大气温度;混凝土内部初始温度取其 人模温度,混凝土上表面边界可假定为散热温升为0,即恒为大气 温度;混凝土与地基接触面边界的散热温升可假设取混凝土内部 收稿日期.2014-08—06 作者简介:梁晓鹏(1988一),男,助理工程师 文献标识码:A 散热温升的一半,即△ /2。 ^. 1 计算表明2 。 =÷时,-r 差分法可以取得比较好的计算结 ^・ 1 果,所以计算时2 △ 取在÷附近。叶 底板混凝土采用了大量粉煤灰和矿粉替代部分水泥,同时选 择合适的化学外加剂,形成复合胶凝材料,制备了低热高性能的 双掺混凝土。混凝土原材料:水泥为P.042.5级普通硅酸盐水 泥;粉煤灰为妈湾电厂F类Ⅱ级灰;矿粉是“唐钢”粒化高炉矿渣 粉¥95;采用CPS-2高效缓凝型减水剂及WK复合纤维抗裂剂,底 板C35P10混凝土配合比详见表1。 表1 e35P10混凝土的配合比 kg/m 材料l 水 l水泥I 砂 I 石 I粉煤灰I矿粉l减水剂l WK 用量I 156 I 180 I 741 l l 070 I 100『 80 l 9.5 f 33.3 不同品种水泥产生的水化热,如表2所示。 表2不同品种水泥水化热量dl/kg 水泥品种 水泥强度等级 32.5 42.5 普通水泥 377 46l 矿渣水泥 335 现场测量入模温度为29.4℃,地基温度及初始大气温度取 27.2℃,其他时间大气温度以实际记录为准。根据现场布置的 5个测温点,核心筒底板3.5 m厚占的比例比较大,并且部分承台 的厚度为3.5 m,故本工程一维差分法以3.5 m厚的底板为研究 对象。 取At=0.5 d=12 h; =0.389 nl,即分9层: 2a At0.003 5 12 ==0.277 5。 相应的差分法公式为: 1=0.555× 生 +o.445・ . +△ (4) 画出相应的计算模型示意图,如图2所示。 从上至下各层混凝土的温度分别用 , , ,…, 表示,相 应的 时刻各层的温度即为 …, 混凝土与大 气接触的上表面边界温度用 . 表示,与地基接触的下表面边界 温度用 . 表示。 =0,星口kAt=0×0.5=0 d。 上边界 .。取大气初始温度, .。=27.2℃。 各层混凝土温度取入模温度,即: rlo= 0= 0=…= 0=29.4℃。 ,...下表面边界 .。取地基温度, .。=27.2℃。 ・126・ 第40卷第29期 2 0 1 4年1 0月 上表面边界温度 山 西 建 筑 -o-sss +0.445・ o+ATl=39.48℃。 一o.55s +0.445・ .0+△ =39.48℃。 一o-sss +0.445・ 0+△ =39.48℃。 1=o.555 ,+0.445・ ,。+△ =39.48℃。 :. 0.555 +0.445. ,。+△ :39.48℃。 图2 差分法温升计算模型 |i}=1,即kAt=1×0.5=0.5 d时,由式(2)得: △ = × .。:0.555 +0.4J45. -0十△ 。:39.48℃。 。+△ :39.48℃。 ,。:0.555 ,+0.445. (e-0.5 x(J一 ) 一e-0.5 m )=10.08℃。 1:0.555 +o.445. ,。+ATl:38.87℃。 上表面边界温度,散热温升为0,其温度始终同大气温度, ro =26.2℃。 ,=o.555 +o_445. l0十 =32.85 cC。 由式(4)代入相应的温度得: TIl=0.555 ,, 同理当 :1时,即kAt=2 X 0.5:1 d,由式(2)得:AT2= +0.445・Tl。+△ =38.87℃。 ,7 85 表3第1天一第17天各层混凝土温度变化统计表 初始值 l0.08 1 ℃ 第n天 半天散热温升 大气温度 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层 第9层 地表 表面温度与大气温差 中间温度与表面温差 27.2 26.2 27.4 29.40 29.40 29.40 29.40 29.40 29.40 29.40 29.40 29.40 27.2 38.87 39.48 39.48 39.48 39.48 39.48 39.48 39.48 38.87 43.38 47.17 47.34 47.34 47.34 47.34 47.34 47.17 45.23 32.85 36.88 12.67 l5.99 O.61 3.96 7.85 2 6.12 4.76 3.7l 28.6 3O.5 29.3 33.4 30.9 34.3 3O.1 34.1 46.11 52.28 53.4l 53.45 53.45 53.45 53.41 52.79 49.57 39.57 47.72 55.65 57.87 58.2l 58.22 58.2l 58.01 56.83 52.45 41.29 17.55 l7.25 19.50 15.41 l8.78 14.69 l9.22 l3.88 7.34 10.50 l3.O8 15.97 17.29 19.56 加.32 22.40 48.84 57.77 61.o6 61.83 61.92 61.87 61.45 59.65 54.28 42.33 48.80 59.09 63.25 64.53 64.77 64.65 63.96 61.55 55.35 42.89 3 2.89 2.25 49.63 59.64 64.70 66.49 66.92 66.74 65.73 62.75 55.86 43.12 48.95 印.02 65.55 67.87 68.50 68.26 66.94 63.42 55.99 43.I1 49.3l 59.85 66.02 68.76 69.62 69.33 67.69 63.7O 55.84 42.95 47.96 59.70 66.13 69.3O 70.37 70.02 68.1O 63.69 55.51 42.69 4 1.75 1.36 5 1.o6 0.83 6 30.5 34.4 31.1 48.19 59.O5 66.05 69.55 70.80 70.41 68.24 63.47 55.05 46.93 58.63 65.73 69.57 70.99 70.56 68.16 63.1O 54.51 42.36 42.0o l7.72 12.49 16.08 22.6l 24.o6 23.76 0.64 O.5O 47.2l 57.85 65.32 69.40 70.98 70.52 67.93 62.62 53.92 41 61 7 0.39 0.30 8 34.1 30.9 32.6 3O.4 3O.7 29.3 32.2 28.4 30.9 3O.8 31.0 30.8 32.9 3O.9 33.3 30,9 33 30.5 46.o9 57.37 64.77 69.10 70.80 70.32 67.56 62.07 53.3l 41.23 l2.03 15.34 12.46 14.49 13.20 l3.97 10.22 14.25 l0.6l lO.70 10.23 10.24 7,82 10.05 7.13 9.91 7.14 9.84 24.7l 24.31 25.O3 24.76 25.19 25.14 25.36 24.48 24.99 24.30 23.83 23.32 22.90 21.87 21.69 20 64 20.60 19.69 46.19 56.60 64.22 68.68 70.50 69.99 67.11 61.47 52.69 40.84 45.06 56.06 63.58 68.18 70.09 69.57 66.58 60.84 52.O8 40.46 44.84 55.28 62.96 67.62 69.60 69.07 66.o0 6O.18 51.47 40.10 43.86 54.66 62.26 67.02 69.05 68.5l 65.38 59.52 5O.88 39.75 43.3O 53.88 61.58 66.37 68.45 67.90 64.74 58.86 50.3O 39.41 42.45 53.17 60.86 65.71 67.81 67.26 64.07 58.20 49.74 39.09 42.66 52.40 60.14 65.01 67.14 66.60 63.40 57.55 49.20 41.46 51.90 59.40 64.3l 66.45 65.9l 62.72 56.9l 48.68 38.78 38.48 0.24 0.18 9 0.14 O.11 10 0.09 0.07 I1 0.05 0.04 41.45 51.12 58.72 63.58 65.75 65.22 62.03 56.28 48.17 38.20 41.20 5O.58 57.99 62.87 65.03 64.51 61.35 55.66 47.69 37.93 l2 0.03 0.02 13 40.99 50.06 57.31 62.14 64.31 63.80 60.67 55.05 47.22 37.67 40.68 49.57 56.66 61.42 63.59 63.1O 60.o0 54.46 46.76 37.43 40.99 49.09 56.03 60.72 62.87 62.39 59.34 53.88 46.32 37.19 0.02 0.O2 14 0.Ol 0.01 40.46 48.78 55.42 60.O2 62.15 61.69 58.68 53.31 45.89 36.96 40.8O 48.32 54.86 59.34 61.44 60.99 58.03 52.75 45.48 36.73 40.14 48.06 54.30 58.69 60.74 60.30 57.39 52.2l 45.08 36.52 40.36 47.60 53.79 58.05 6o.05 59.62 56.77 51.67 44.69 36.3l l5 0.0l 0.01 16 O.00 l7 0.o0 O.0o 33.5 31.O 35.3 39.64 47.31 53.26 57.43 59.38 58.95 56.15 51.15 44.3l 36.11 6.12 9.04 4.11 19.74 l8.65 18.63 40.08 46.84 52.77 56.82 58.72 58.30 55.54 50.64 43.93 35.9l 39.45 46.6l 52.25 56.22 58.O8 57.65 54.95 50.14 43.57 35.72 上表面为大气温度ro.:=27.4℃,由式(4)得: T1,2 ̄0.555 2=o.555 三 +0445・ .l。+△ =43.38℃。 ,-o.5ss +0.445・ 1+A =47.34℃。 ,+0.445・ ,。+△ =47:17℃。 一o.5ss +0.445・ .1+△ =47.34℃。 第40卷2 014 2年 月 9智 10梁晓鹏:木忧艄:大体积混凝土一维差分法计算与实测对比 八 1 比 上 匡 7] l异_]犬 u^ ・127・ =0.555 +0.445・ 。+△ =47.34 ℃。 . ,-o.555 +0.445・ 1+A =47.34 oC。 .=0.555 +0.445・ 1+A =47.34 oC。 .2=0.555 +0.445・ 1+△ :47.17 oC。 ,,,,’ J T, r92=0.555 +o.445・ 1+△ =45.23 oC。 ..o_555 +0.445.r0l+ :36.88 oC。 ,当混凝土内部最大温度与大气温度之差小于25℃时,以及 混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于20℃可以停止测温。本 工程在15 d左右时内部最大温度与大气温度之差小于25℃,本 工程在17 d后结束测温,为了方便分析比较,一维差分法理论分 析温度计算到第17天,同理根据当 =1,2时的计算方法,可计算 出当 =3~34,即第1.5天~第17天的1层~9层及地表的各层 温度值,其温度值统计如表3所示。 3实测混凝土内外温差 本工程采用中国建筑技术中心工程智能化研究所韦永斌所 长研发的无线测温技术,可以实时无间断读取混凝土温度数据, 可以动态观察各层混凝土的温度变化,设置每5 min读取一次数 据。每个测温点设置上中下三点,上点离顶面及下点离底面都是 大约10 cm,现场测温点埋设如图3所示。 现场大体积混凝土温度数据信息采集无线发射器,如图4 所示。 一图3 测温点接头 图4圉 温度信息采集发射器 混凝土实测温度数据半天整理一次,其实测温度数据 [总如 表4所示。 4理论计算与实测数据对比分析 为了达到比较好的对比效果,取一维差分法理论计算1层,5层, 9层数值作为混凝土上中下点与实测值进行对比分析。 1)由表3可知,理论计算的上中下点的最高温度分别为 49.63 ,70.99℃,55.99℃,出现时间大概为第3.5天,第6天,第 4天;由表4可知,实测值的上中下点的最高温度分别为48.81℃, 71.83℃,54.82℃,出现时间大概为第2.5天,第4天,第3天。 通过对比可知,理论计算与实测值相差1℃左右,中心出现最高 温度在第3天~第7天的范围内,实测值最高温度都比理论计算 出现得早1 d一2 d,说明混凝土早期每天产生的水化热要比理论 计算值大,温度峰值出现时间提前。 ’2)由表3可知,理论计算表面温度与大气温差最大值为 19.5℃,出现时间在第2.5天,中间温度与表面温差25.36℃,出 现时间在第lO天;由表4可知,实测值表面温度与大气温差最大 值为20℃,出现时间在第1天,中间温度与表面温差27.9 oC,出 现时间在9.5 d;通过对比可知,理论计算出现最大温差与实测值 比较接近,出现时间也比较接近。 3)根据GB 50496-2009大体积混凝土施工规范混凝土中间及 表面温差不宜大于25℃,由表4可知,实测值表面温度与中间温 差在第4天时超过25℃,大概维持一周左右的时间,考虑到该区 域混凝土经过4 d后其极限抗拉强度有较大提高,并且厚度非常 厚,温度梯度相对较缓,温差值可适当放宽(根据文献[1],里表温 差不超过25℃~30℃),在盖一层薄膜和一层麻袋保温保湿情况 下,未采取其他特别措施,经后期观察并未出现裂缝,可见里表温 差在规范中的规定还有一定的潜力。 表4混凝土实测温度统计表 ℃ 第n天 大气温度 表面温度 中部温度 底部温度 大气温差 表面与 中部温差 表面与 初始值 27.2 26 45 27.o7 33.47 26.2 34.78 47.19 46.56 8.6 12.4 l 27.4 47.37 60.57 51.37 2O.O l3.2 28.6 48.15 65.0l 52.75 19.6 16.9 2 30.5 48,52 68.19 53.71 18.1 19.7 29.3 48.81 70.52 54.33 19.5 21.7 3 33.4 47.71 71.62 54.82 14.3 23.9 30.9 46.95 7l,28 54.33 16.1 24.3 4 34.3 46.42 71.83 54.82 12.2 25.4 30.1 45.83 70.80 53.85 15.7 25.0 5 35.1 45.20 71.2l 54.82 l0.1 26.O 30.5 45.12 69.28 53.9O 14.7 24.2 6 37.4 43.40 69,22 54.79 6.0 25.8 31.1 42.05 68.66 53.90 10.9 26.6 7 37.1 42.0o 68.92 54.87 4.9 26.9 30.9 41.o9 67.30 53.88 l0.2 26.2 8 36.6 40.6l 67.49 54.87 4.0 26.9 3O.4 39.59 66.60 54.71 9.2 27.0 9 30.7 38.45 65.9l 54.76 7.8 27.5 29.3 36.95 64.88 54.44 7.6 27.9 10 32.2 36.64 64.21 54.47 4.4 27.6 28.4 37.67 63.54 54.33 9.3 25.9 11 30.9 37.63 62.7l 54.12 6,8 25.1 30.8 37.14 62.14 53.96 6.4 25.0 12 31.0 37.11 61.4l 53.85 6.1 24.3 30.8 36.83 6o.42 53.50 6.1 23,6 13 32.9 36.88 59.65 53.48 4.0 22.8 30.9 36.6o 58.43 53.05 5.7 21.8 14 33.3 37.02 57.84 52.97 3.7 20.8 30.9 36.55 56.89 52.52 5.7 20.3 l5 33.0 36.39 56.32 52.47 3.4 19.9 3O.5 36.5O 55.85 52.O5 6.O l9.4 16 33.5 36.67 55.52 51.99 3.2 18.9 31.0 36.60 54.76 51.52 5.6 l8.2 17 35.3 36.O8 54.55 51.42 0.7 18.5 5结语 本文通过一维差分法的理论计算不仅能很好地拟合实测数 据,而且能比较接近地反映各层混凝土温升的变化规律,说明一 维差分法的理论计算是合理和有效的,在编写大体积混凝土施工 方案时,采用该方法能很好地模拟里表温差的变化情况,具有十 分重要的工程应用价值。 参考文献: [1] 王铁梦.工程结构裂缝控制:抗与放的设计原则及其在跳仓 法施工中的应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2006. [2] 张金,巢斯.大体积混凝土最大温升与里表温差的控制 .第40卷第29期 128. 2 0 1 4年1 0月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Vo1.40 No.29 Oct. 2014 文章编号:1009—6825(2014)29—0128-02 后浇带施工技术在房建施工中的应用 牵和平 0 - - (太原市小店区综合开发公司,山西太原030032) 摘要:介绍了房建施工中后浇带的作用,结合后浇带的应用形式和设计原则,对后浇带施工技术的设计要点进行了分析,并探讨 了其在施工过程中的质控措施,以保证房屋建筑的质量,促进建筑水平的提升。 关键词:后浇带,施工技术,房建工程 中图分类号:TU765 文献标识码:A 0 引言 裂缝,导致工程整体的强度和质量受到影响,为了解决这个问题, 2后浇带的应用形式和设计原则 在房屋的建筑中,需要利用混凝土进行建筑,但是由于内外 在房屋建筑的施工中,由于施工的问题造成混凝土结构出现 2.1 应用形式 在房屋建筑施工的过程中使用后浇带施工技术。后浇带指的是 温度不同,会导致建筑结构出现裂缝,后浇带可以防止混凝土结 在房屋建筑的过程中施工人员根据工程的施工需要用混凝土浇 构出现裂缝,提升建筑的整体强度,有效的保证了建筑的稳定性。 筑形成的一种结构体,在房屋建筑工程中,后浇带施工技术可以 在房建工程中按照实际的应用可以分为三种,首先是后浇沉降 解决房屋建筑工程中由于沉降、温度差等原因造成的建筑结构变 带,在结构差异比较大的区域设置,比如在建筑的主体和裙房结 形,并且通过后浇带技术能够提升房屋建筑的整体质量。 构,在主体施工后,当主体结构沉降到一半的时候浇筑裙房结构。 其次是后浇温度带,在温度差的作用下混凝土的结构会产生裂 缝,后浇温度带可以提升混凝土的自由度,从而很好的避免了混 凝土裂缝的出现。最后是后浇收缩带,混凝土结构具有一定的收 1 房建施工中后浇带的作用 1.1 减少温度对于建筑质量的影响 房建工程中需要混凝土的浇筑,但是混凝土的强度容易受到 温度的影响,在施工的过程中,温度过高或者过低都会影响混凝 缩效应,从而减少其对建筑结构质量的破坏。 土的强度,使混凝土的结构出现裂缝、混凝土结构收缩等等。后 2.2设计原则 在进行后浇带的设计时,主要设计原则为释放应力,次要设 浇带技术可以很好的解决温度问题对混凝土结构的影响,因此施 工人员在房建工程的施工中需要有效的利用后浇带技术,从而减 计原则为抵抗应力。通常情况下,建筑的整体由高层建筑、裙房、少温度应力对于混凝土结构的影响,减少混凝土结构出现裂缝的 基础等形成一个统一的整体,但是在重力的作用下,建筑会产生 现象。 一定的沉降,因此需要设置后浇带来稳定建筑物。在进行工程的 1.2有效的解决建筑的沉降问题 受到重力作用的影响,在建房工程中,建筑都会产生一定的 沉降现象,从而影响建筑整体的质量。后浇带施工技术的应用可 设计之前,需要对建筑的基础结构和裙房结构的强度进行计算, 从而获得更加准确的结构应力的数值。将裙房结构与基础结构 先分开,在确定了准确的沉降值后进行后浇带的浇筑。 以有效的提升房建工程的整体质量,并且可以将高低层建筑结合 3后浇带施工技术的设计要点 技术的实施离不开良好的设计,因此在房建工程的施工中需 成一个整体,从而有效的解决建筑的沉降问题。在进行施工的时 并且要结合施工的要点和设计的 候,施工人员需要注意,工程施工中的不同阶段,建筑受到的应力 要对建筑施工进行良好的设计, 是不同的,因此需要对应力进行有效的强度核实,并且结合工程 原则进行综合的考虑。 合理的释放应力 的施工进度来调整压力和时间的差值,从而更好的解决房建工程 3.1在后浇带工程中施工的要点就是要注意合理的释放应力,在 中建筑的沉降。 分析[J].施工技术,2010,39(sup):147—150. [4]GB 50496-2009,大体积混凝土施工规范[s]. 水化放热规律研究[J].混凝土,2010(1):21-24. [3] 毛洁,胡彩萍,孙小杰.大体积混凝土内外温差理论与实 [5] 刘沐宇,汪峰,丁庆军.双掺粉煤灰和矿粉大体积混凝土 测不同的分析[J].山西建筑,2010,36(8):153—154. On large concrete one—diference calculation and measurement comparison LIANG Xiao-peng (China Architectural No.4 Engineedng Bureau Co.,Ltd,Guangzhou 510665,Chia)n Abstract:Combining with the supervision measurement of the large concrete hydration temperature at the floor of the east tower of Baidu Inter— nantional Mansion,the paper compares it with the one・diference theoretical calculation,analyzes the differences between the theoretic calculation and measured value,sums up some related experience of the theoretic calculation at similar engineering constructions. Key words:large concrete,one・difference method,measurement,analysis 收稿日期:2014—08・04 作者简介:李和平(1971-),男,工程师