提高单片钢板混凝土组合剪力墙施工合格率

1、提高单片钢板混凝土组合剪力墙施工合格率2014年3月QC课题发布类型：攻关型部门：武汉中心项目部小组：武汉中心技术攻关小组发布：武超目 录Click to add1前言一Click to add1工程概况二Click to add1小组概况三Click to add1选题理由四Click to add1现状调查五Click to add1目标设定及可行性分析六Click to add1原因分析七Click to add1要因分析八Click to add1对策制定及实施九Click to add1效果检查十Click to add1巩固措施标准化十一Click to add1总结与下一步打算十

2、二一、前言单片式钢板-混凝土组合剪力墙作为钢板-混凝土组合剪力墙中最常见的一种形式，能够充分发挥钢和混凝土两种材料的优势，在提高构件承载力的同时使结构保持了较好的延性，能够在一定程度上提高结构的抗震性能，改善了传统钢筋混凝土剪力墙延性和耗能能力较差的缺点，目前在超高层建筑中得到了广泛的应用。钢板混凝土组合剪力墙验收过程中，结构性能不足、垂直度偏差、表面不平整、截面尺寸偏差、墙体表面出现裂缝（包含危害结构安全的裂缝）、混凝土观感质量通病（露筋、缺棱掉角、蜂窝、麻面、夹渣等）等是影响墙体验收不合格的主要因素。其中裂缝产生原因较多、且比较复杂，是工程界的技术难题。单片式钢板-混凝土组合剪力墙中由于混

3、凝土强度等级高、水化热温升高、自身收缩大，钢板对混凝土的约束大、养护困难等诸多因素，在施工过程中极易产生有害裂缝（裂缝宽度超过0.3mm）。【混凝土结构设计规范（GB50010）中规定二类环境下混凝土构件最大裂缝宽度限值为0.20mm；型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138）中规定型钢混凝土组合结构构件最大裂缝宽度限值为0.30mm；混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476）中规定配筋混凝土构件表面最大裂缝宽度限值为0.30mm。】 1、钢板混凝土组合剪力墙质量问题一、前言 2、关于裂缝规范规定一、前言在本次QC攻关课题中，全体小组人员主要工作为：通过调查找出影响钢板剪力墙施工合格率的主

4、要影响因素；并应用各自专业技术知识、多年技术和管理经验，对该主要影响因素进行分析，采取一系列措施，控制该主要因素，以期提高钢板混凝土组合剪力墙施工合格率，同时将所取得的成果进行总结，对后续类似工程提供经验及技术指导。 3、本QC小组工作二、工程概况武汉中心工程占地面积28100，地下4层，地上裙楼4层、塔楼88层，总建筑高度438米，总建筑面积359270。438米1、整体概况二、工程概况2、单片钢板混凝土组合剪力墙概况地下室1F12F1）单片钢板混凝土剪力墙分布：从地下室底板顶至F12层。二、工程概况2、单片钢板混凝土组合剪力墙概况2）组合剪力墙内置钢板概况内嵌单片连续式钢板，钢板厚度206

5、0mm，劲性钢柱为“H”型或“十”字型，钢板及劲性钢柱材质为Q390C，厚度40mm的材质为Q390GJC。地下室部分钢板及劲性柱平面布置地上部分钢板及劲性柱平面布置二、工程概况3）配筋及混凝土设计参数墙体部位标高墙厚（mm）混凝土等级水平分布筋垂直分布筋墙身段拉筋（梅花状）核心筒外墙基础底板顶-6.6001200C60自密实4-C141004-C16150C14450400（对拉非梅花状）-6.600-0.1001200C60自密实2-C16100+2-C141004-C16150C14450450（对拉非梅花状）-0.10028.3001200C60自密实2-C16100+2-C14100

6、4-C16150C14450450（对拉非梅花状）28.30054.7001100C60自密实4-C141004-C16150C14450450（对拉非梅花状）核心筒内墙基础底板顶-6.600550C60自密实2-C141002-C14150C14450400（对拉非梅花状）-6.600-0.100550C60自密实2-C141002-C16150C14450450（对拉非梅花状）-0.10028.300550C60自密实2-C141002-C16150C14450450（对拉非梅花状）28.30054.700550C60自密实2-C141002-C16150C14450450（对拉非梅花状）

7、2、单片钢板混凝土组合剪力墙概况二、工程概况2、单片钢板混凝土组合剪力墙概况4）钢板混凝土组合剪力墙模板概况武汉中心钢板剪力墙在标高14.500m以下部分采用普通木模施工，14.500m54.700m采用模架上大钢模施工。标高14.500m以下木模板方案14.500m54.700m大钢模方案三、小组概况组名武汉中心技术攻关小组小组类型攻关型组长武超活动时间2012.62013.8活动频次每月两次QC教育时间20小时活动形式培训交底、试验研究、场外观摩、现场检查、组内会议、现场论证等姓名文化程度小组职务承担工作职务职称周杰刚硕士顾问课题指导项目总工高工李鹏本科顾问工作指导项目副总工工程师孙克平硕

8、士技术顾问课题指导局科技部副经理高级工程师刘志茂本科技术顾问课题指导局技术中心高级工程师武超本科组长协助设计项目技术员助理工程师王健本科副组长负责实施技术部经理助理工程师王瑶本科组员资料整理项目技术员助理工程师杨彦锋本科副组长质量检查项目质检员助理工程师付国本科组员检查实施项目技术员助理工程师蒲勇本科组员现场实施责任工程师助理工程师程康硕士组员检查实施项目技术员助理工程师李健强硕士组员检查实施项目技术员助理工程师制表人：武超制表时间：2012.06四、选题理由理由一工程质量控制需要：本工程质量目标是“鲁班奖”，要求各项指标验收合格率均不低于92分，钢板混凝土组合剪力墙作为本工程中技术重点及难点

9、，是确保鲁班奖的关键。理由二技术研究需要：单片式钢板-凝土组合剪力墙中墙体裂缝控制是目前研究领域比较热门的课题，同时也是为局技术中心研究实验“混凝土裂缝机理研究与应用”提供工程实例验证。理由三降低成本需要：已有的工程案例显示，钢板混凝土组合剪力墙中出现较多裂缝，后期处理费用较高，增加工程成本，本课题旨在提高施工合格率，控制墙体裂缝的开展，降低工程额外的资金投入。选题？理由四工程经验积累需要：目前国内单片钢板混凝土组合剪力墙可借鉴工程案例极少，一大批项目都处在在建阶段，本QC课题的实施，可以积累经验，为后续类似工程提供借鉴指导。选题：提高单片钢板混凝土组合剪力墙施工合格率五、现状调查项目领导高度

10、重视钢板混凝土组合剪力墙施工，希望首层钢板剪力墙浇筑便获得成功。为此武汉中心塔楼核心筒单片钢板-混凝土组合剪力墙施工前，QC小组成员收集到类似工程中钢板混凝土剪力墙验收资料，该工程地下室结构验收过程中，选取两层钢板混凝土组合剪力墙竖向墙体，每层选取50个（两层共100个）验收点进行验收，验收依据混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204） ，同时参考了混凝土结构设计规范（GB50010）、型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138）、混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476）等。结果不合格率统计数据如下表：序号不合格项频数频率（%）累计频率（%）1混凝土表面裂缝（观感及有害）808080

11、2观感质量通病88883截面尺寸偏差22904表面不平整44945垂直度偏差661006结构性能不合格000合计100100100制表人：武超制表时间：2012.061、钢板混凝土剪力墙合格率影响因素调查五、现状调查制表人：武超制表时间：2012.061、钢板混凝土剪力墙合格率影响因素调查上图可知，影响钢板混凝土组合剪力墙施工合格率的主要因数是混凝土表面裂缝（观感及有害）。重点五、现状调查QC小组成员搜集类似工程钢板-混凝土剪力墙墙体裂缝开展资料。案例显示，该工程首层钢板-混凝土组合剪力墙施工前未采取控制裂缝开展措施，拆模后几乎所有墙体表面均产生了裂缝，统计人员对墙体裂缝进行统计发现：部分墙体

12、出现较为密集的龟裂纹，宽度一般为0.2mm左右，部分内墙墙体有较长的竖向裂缝，宽度0.6-0.8mm左右，已经超出了结构规范规定裂缝宽度限值。2、类似工程墙体裂缝实例五、现状调查案例中每段墙体单面裂缝宽度超过0.3mm的裂缝条数占该面墙体裂缝总条数的百分比统计数据如下表。裂缝统计墙体编号墙体单侧面积（）单侧墙面裂缝条数单侧墙面裂缝宽度超过0.3mm的裂缝条数条数/10影响结构安全裂缝条数百分比（%）北1墙25.260224 3 北2墙4278119 1 北3墙4296223 2 西1墙16.831118 3 西2墙25.234213 6 西3墙25.242117 2 西4墙16.81227 1

13、7 西5墙33.61424 14 西6墙33.61605 0 南1墙4284220 2 南2墙4276218 3 南3墙2154226 4 东1墙58.880614 8 东2墙23.161426 7 东3墙16.836221 6 东4墙21924 22 东5墙211115 9 中1墙33.6822 25 中2墙33.61434 21 案例中统计显示：钢板-混凝土组合剪力墙中若不采取任何裂缝控制措施，墙体表面每10平米可见裂缝条数为14条，其中影响结构安全的裂缝占8%以上，严重影响组合剪力墙的验收合格率。2、类似工程墙体裂缝实例五、现状调查该工程钢板-混凝土组合剪力墙出现墙体大面积开裂后组织专家

14、进行论证，并对墙体开裂的原因进行分析：1、混凝土收缩因素混凝土在硬化过程中的收缩包括干燥收缩、自收缩、温度收缩等形式。本次浇筑的混凝土强度等级为C80，是高强混凝土，较普通混凝土，其自收缩值是比较大的，因而在混凝土硬化过程中，产生较大的拉应力。2、构件结构及尺寸因素首层核心筒外墙体积庞大，墙内有劲性钢板墙、栓钉、钢筋等多重约束，墙体中部应力集中，易出现裂缝。核心筒外墙保护层厚度为35mm，且钢筋密集，振捣很难使粗骨料通过密集的钢筋到达墙体表面，保护层位置的混凝土浆体相对于墙内混凝土更为丰富，墙面附近的混凝土相当于一片薄层面板，易产生细小的不规则向的裂缝。内墙无劲性钢板及栓钉，且钢筋直径相对较小

15、，间距较大，内部约束相对较小，粗细骨料分布较为均匀，表面没有产生不规则裂缝，但是由于受到外劲性钢板墙以及端头劲性柱的约束，墙内中部被拉裂，产生了上下走向的竖向的裂缝，且裂缝宽度、深度较大。2、类似工程墙体裂缝实例五、现状调查混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204）及鲁班奖复查细则对混凝土表面裂缝验收要求规定如下。3、规范及标准对混凝土裂缝验收要求规定一般项：不宜严重缺陷：不应有1、目标设定 由前面裂缝统计知，钢板-混凝土组合剪力墙墙体表面平均每10平方米有14条可见裂缝，其中有8%影响结构安全性能，已经远远不能满足“鲁班奖”的质量要求。钢板-混凝土组合剪力墙表面易产生裂缝是目前研究领域

16、的技术难题，100%控制墙体表面无可见裂缝难以实现，根据本工程“鲁班奖”的质量目标，同时小组成员调查了已经施工完成的含有钢板混凝土组合剪力墙的工程裂缝控制情况，小组成员认为，通过努力可以将墙体表面平均每10平方米可见裂缝条数降低至有2条，同时无有害裂缝（裂缝宽度0.3mm）出现。 六、目标设定及可行性分析142制作人：武超 制作时间：2012年7月8%0%六、目标设定及可行性分析理由一公司及项目部领导对本工程单片钢板-混凝土剪力墙高度重视，已明确保证小组攻关所需资源。理由二局技术中心研究实验：钢板-混凝土组合剪力墙裂缝产生机理与研究，同时还提供技术指导。理由三QC小组共12人，现场经验丰富，施

17、工、质量、技术、相关岗位均有人员参与活动。项目部精心编制了钢板-混凝土组合剪力墙施工方案，并经专家论证。技术理论指导2、可行性分析领导支持理由四人员精干方案完善目标实现：YES!七、原因分析钢板-混凝土组合剪力墙表面出现较多可见裂缝混凝土性能结构设计混凝土自收缩值大交底不明确混凝土水化温升高漏振、过振结构设计欠合理配合比不当混凝土施工性能差混凝土泵送方案不当混凝土均匀性、密实性差工人质量意识差工人专业技能不足混凝土养护不足养护方法不当工人缺乏施工经验施工方案不合理管理人员经验、知识欠缺8项因素混凝土浇筑工艺不当八、要因分析通过原因分析共得出了8项末端因素，并制定要因确认计划表如下：1、要因确认

18、计划表序号末端因素确认标准验证方法验证时间负责人1配合比不当1.采用正交试验法进行配合比优化；2.进行平板开裂试验。收集案例工程搅拌厂考察及实验室验证资料2012年06月王健2混凝土泵送方案不当泵送高度在100米以下；有泵送施工方案；现场按照方案实施。资料及现场调查2012年07月蒲勇3交底不明确1.有方案；2.有三级交底记录。资料检查2012年07月付国4工人专业技能不足1.有交底培训记录；2.工人从事建筑施工年限90%超过3年。现场调查2012年08月蒲勇5养护方法不当木模段带模养护时间不少于10d；拆模后确保混凝土表面在养护时间内一直处于湿润状态；冬季覆盖薄膜或涂刷养护剂。收集案例工程现

19、场调查资料2012年08月杨彦锋6管理人员经验、知识欠缺1.主要领导及部门负责有钢板混凝土组合剪力墙施工经验；2.项目技术、工程及质检人员有60%熟悉钢板混凝土组合剪力墙相关规范内容。现场调查2012年06月王健八、要因分析通过原因分析共得出了8项末端因素，并制定要因确认计划表如下：1、要因确认计划表序号末端因素确认标准验证方法验证时间负责人7混凝土浇筑工艺不当是否开设流淌孔；是否漏振或过振；是否分层浇筑；分层浇筑厚度小于0.5m；下料点距离是否小于1.5m。资料查阅现场调查2012年06月武超8结构设计欠合理钢筋密集，钢筋净距小于50mm；箍筋是否穿墙；是否有穿墙对拉钢筋；是否设置栓钉。结合

20、设计图纸分析2012年06月武超制表人：武超制表时间：2012.06八、要因分析2、要因确认调查要因1）配合比不当确认内容1、采用正交试验法进行配合比优化；2、进行平板开裂试验。确认方法收集案例工程搅拌厂考察及实验室验证资料确认人王健确认时间2012年6月确认情况通过案例工程资料显示，在该工程配合比设计阶段，未能充分认识到混凝土开裂的严重性，因此，未进行平板开裂试验，配合比设计时混凝土水化温升值较高。理论简要分析混凝土配合比除了必须满足施工性能外，水泥用量、水灰比及各种掺合料的用量决定了混凝土的水化热；同时混凝土的配合比决定了混凝土的自收缩值，水化热大、自收缩值大的混凝土使钢板混凝土组合剪力墙

21、中开裂风险大大增加。确认结论要因八、要因分析2、要因确认调查非要因2）混凝土泵送方案不当八、要因分析2、要因确认调查非要因3）交底不明确八、要因分析2、要因确认调查非要因4）工人专业技能不足要因5）养护方法不当八、要因分析2、要因确认调查非要因6）管理人员经验、知识欠缺八、要因分析2、要因确认调查要因7）混凝土浇筑工艺不当八、要因分析2、要因确认调查要因8）结构设计欠合理八、要因分析以上要因分析为各负责人调查统计分析得出，通过以上分析可以看出影响钢板-混凝土组合剪力墙表面可见裂缝开展的主要因素有以下4项： 配合比不当 12 要因：3养护方法不当混凝土浇筑工艺不当4结构设计欠合理3、要因确认九、

22、对策制定及实施序号要因对策目标措施地点 完成时间负责人1配合比不当加强混凝土配合比试验，优化配合比，同局技术中心开展试验，研究混凝土开裂影响因素除常规施工性能外，混凝土自收缩值控制在万分之一，水化温升值较基准配合比温升降低10以上1、优选原材料；2、采用正交试验法优化配合比；3、降低水胶比；4、开展平板试验验证混凝土裂缝；5、同局技术中心一起进行试验研究。中建商砼实验室、搅拌站及项目现场2012.7.12013.8.10武超王健配合商砼及局技术中心2养护方法不当尽量延长带模养护时间，改进拆模后养护方法木模段带模养护时间不少于10天，墙体表面10天以上保持连续湿润状态1、编制专项养护方案；2、地

23、下室部分采用木模施工，延长带模养护时间至10天以上；3、采用模架施工后，结合模架特点，沿墙体边设置两层喷淋养护管喷淋养护；4、必要时覆盖棉毡。地下室B3层及地上F5层钢板墙2012.10.6杨彦锋蒲勇1、对策制定九、对策制定及实施序号要因对策目标措施地点 完成时间负责人3混凝土浇筑工艺不当改进混凝土浇筑工艺开设150mm孔径流淌孔；0.5m厚度分层浇筑；下料点距离小于1.5m。1、深化设计阶段在钢板墙上设置流淌孔，间距1500mm，梅花型布置；2、采用布料机进行浇筑，控制下料下料点间距；3、分层浇筑、加强暗柱及特殊部分振捣。现场2012.6.102012.8.20付国程康4结构设计欠合理对设计

24、进行优化增加穿墙箍筋，增加抗裂网片、增加对拉钢筋，同时栓钉高度120mm。减少内侧及外侧混凝土的约束差异1、优化配筋：钢板两侧增加抗裂网片，将原设计在钢板两侧的箍筋改为贯穿钢板剪力墙的箍筋，在钢板墙两侧增加对拉钢筋，增强最外侧钢筋与钢板之间的约束，减少内外约束差异；2、修改钢板两侧栓钉的参数，减少钢板对混凝土的约束程度。上海华东院及武汉中心项目部2012.6.102012.8.20武超1、对策制定九、对策制定及实施实施一：加强混凝土配合比试验，优化配合比，同局技术中心开展试验，研究混凝土开裂影响因素1、优选原材料；2、采用正交试验法优化配合比；3、降低水胶比；4、开展平板试验验证混凝土裂缝；5

25、、同局技术中心一起进行试验研究。2、对策实施及效果中建三局技术中心针对钢板-混凝土组合剪力墙表面易产生裂缝的技术问题开展了试验研究，主要对钢板-混凝土组合剪力墙裂缝产生机理及控制措施进行初步摸索，旨在为类似工程提供指导。试验通过预热钢板-混凝土组合剪力墙结构中的钢板，在混凝土终凝前使其产生预膨胀，混凝土强度发展过程中钢板逐步收缩，以控制混凝土在凝结硬化过程中收缩受到钢板约束而产生的有害裂缝。试验证明，该措施能有效降低剪力墙钢板与混凝土应变差，对控制剪力墙裂缝具有显著的成效。组合剪力墙温度作用下变形结果预热钢板后组合结构变形结果变形大变形小九、对策制定及实施2、对策实施及效果试验得出结论：1）优

26、化混凝土配合比、合理配筋、加强保温保湿养护能有效减少混凝土的收缩，降低水化热温升，对控制钢板-混凝土组合剪力墙结构有害裂缝起着积极的作用。2）钢板-混凝土组合结构中钢板及栓钉对混凝土产生明显约束，是导致钢板-混凝土组合剪力墙混凝土开裂的主要原因之一。3）采用预热钢板-混凝土组合剪力墙钢板的方式，在混凝土初凝前对钢板进行预热，终凝后钢板温度缓慢下降，可以降低钢板与混凝土的实际变形差值，减少钢板对混凝土收缩的约束，对钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制具有显著的成效。九、对策制定及实施2、对策实施及效果九、对策制定及实施实施效果一：原材料优选，配合比优化通过上述对低热低收缩高强自密实混凝土的研究及大量试

27、验优化，反复进行原材料性能对比，结合专家意见，确定了武汉中心C60自密实混凝土的生产配合比。2、对策实施及效果九、对策制定及实施实施二：尽量延长带模养护时间，改进拆模后养护方法。1、编制专项养护方案；2、地下室部分采用木模施工，延长带模养护时间至10天以上；3、采用模架施工后，结合模架特点，沿墙体边设置两层喷淋养护管喷淋养护，养护用水温度不低于5，且不能用地下水；4、必要时覆盖棉毡涂刷养护剂。养护方案养护水管平面布置钢板墙喷淋养护2、对策实施及效果九、对策制定及实施实施效果二：混凝土墙体裂缝得到很好控制，墙体表面几乎无可见裂缝2、对策实施及效果九、对策制定及实施实施三：改进混凝土浇筑工艺1、深

28、化设计阶段在钢板墙上设置流淌孔，间距1500mm，梅花型布置；2、采用布料机进行浇筑，控制下料点间距，模架顶部设置了很多下料管；3、分层浇筑、加强暗柱及特殊部分振捣。2、对策实施及效果九、对策制定及实施实施四：对设计进行优化结合案例工程结构设计及本工程结构设计，QC小组在项目实施前与华东院进行了充分沟通，给华东院提出了合理化的优化建议：1、优化配筋：钢板两侧增加抗裂网片，将原设计在钢板两侧的箍筋改为贯穿钢板剪力墙的箍筋，在钢板墙两侧增加对拉钢筋，增强最外侧钢筋与钢板之间的约束，减少内外约束差异；2、修改钢板两侧栓钉的参数，原栓钉高度由190mm改为120mm。2、对策实施及效果十、效果检查武汉

29、中心钢板剪力墙在各方的帮助、项目管理人员的努力及QC小组的积极努力下顺利进行墙体混凝土浇筑，拆模后，局总工张琨亲自带队到B3层进行墙体裂缝观察，结果发现武汉中心首层钢板剪力墙几乎无可见裂缝出现。QC活动效果检查十、效果检查QC小组选取了B2层及B1层对混凝土墙体外墙进行裂缝观察及统计，结果如下。1421QC活动效果检查YES!裂缝统计墙体编号墙体单侧面积（）单侧墙面裂缝条数单侧墙面裂缝宽度超过0.3mm的裂缝条数条数/10影响结构安全裂缝条数百分比（%）北1墙39.3201 0北2墙39.3100 0西1墙9.1000 0西2墙10.9101 0西3墙21.2000 0南1墙11.9303 0

30、南2墙27.4100 0南3墙39.3000 0东1墙9.1000 0东2墙20.1301 0东3墙43.4401 08%0%0%YES!十、效果检查QC活动效果检查根据建筑工程施工质量评价标准（GB/T50375），工程结构、单位施工质量优良工程的评价总得分均应大于等于85分，总得分达到92分及其以上时为高质量等级的优良工程。本工程质量目标为“鲁班奖”，即要求工程结构、单位施工质量评价总得分达到92分以上。对此我们对钢板混凝土组合剪力墙裂缝控制目标使得得到“好”的评价项目检查点90%及其以上达到“好”，其余检查点达到一般。通过开展QC活动，我们完满完成了钢板混凝土组合剪力墙的施工，混凝土表面基本无肉眼可见裂缝，达到了目标要求，提高了钢板混凝土组合剪力墙施工合格率，取得了较好的效果。十一、巩固措施标准化本小组活动第一次便实现了目标值，为了巩固这些好的措施，小组成员将措施整体成专项施工方案，多次对工长及现场工人进行了详细交底，从后期每层混凝土拆模后的检查数据显示，每层钢板混凝土组合剪力墙每10可见裂缝条数均小于2条，且从未见裂缝宽度超过0.3mm的有害裂缝为了更好的推广本工程的成功经验，项目部与武汉质检站进行沟通，拟整理出单片钢板混凝土组合剪力墙施工标准，给后续类似工程提供借鉴和指导。十二、总结与下一步打