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建筑技术
Architecture Technology
第52卷第5期2021年5月
Vol.52 No.5May.2021国家会议中心二期钢支撑剪力墙 秘红丹\卫启星\齐翰2，兰春光1
(1.北京市建筑工程研究院有限责任公司，100039，北京；2.北京建工集团有限责任公司，100055，北京）
摘要：为明确国家会议中心二期项目钢支撑剪力墙的工作状态和施工质量，采用振弦式应变计和钢筋 固态去耦合器计获取受力敏感位置的钢筋应力、混凝土应力和钢支撑应力在钢支撑剪力墙施工和服役阶段的演化规律，以自动化采集单元、无线传输和云平台为技术手段实现相关数据的实时自动化采集、传输、存储和 分析。结果 表明：该系统可准确有效获取钢支撑剪力墙从施工到服役的全过程数据；通过定性和定量分析可验证钢支撑 和钢筋混凝土的协同性，以及钢支撑剪力墙的施工质量和遇到特殊荷载变化后的状态。
关键词：钢支撑剪力墙；自动化数据采集；协同性分析
中图分类号：TU 74 文献标志码： B 文章编号：1000-4726(2021)05-0564-04 CONSTRUCTION MONITORING TECHNOLOGY OF STEEL PLATE SHEAR WALL
OF CHINA NATIONAL CONFERENCE CENTER PHASE II
Ml Hong-dan1, WEI Qi-xing1, Ql Han2,LAN Chun-guang1
(1.Building Construction Research Institute Co.,Ltd., 100039, Beijing, China; 2.Beijing Construction Engineering Group Co., Ltd.,
100055, Beijing, China)
Abstract:In order to clarify the working status and construction quality o f steel plate shear w all o f China N ational C onference Center Phase II, a system w hich can realize the automation o f proje
ct sen sitive param eter acquisition, transm ission, storage and analysis is constructed. The system includes vibrating wire strain gauge, steel bar gauge, autom atic acquisition unit, w ireless tra n sm issio n and clou d p latform etc. The results sh ow that the sy stem can accu rately and e ffe c tiv e ly obtain the ev o lu tio n law o f steel plate shear w all param eters; Through q ualitative and q u an titative a n a ly sis, w e can v erify the synergy o f steel brace and reinforced concrete, the con stru ction q uality o f stee l plate shear wall and the state evalu ation after sp ecia l load changes.
Keywords:steel plate shear wall; automatic data acquisition; collaborative analysis
钢支撑剪力墙结构体系是钢-混凝土组合抗侧力 构件中的一种，该体系以抗震性能好、结构自重轻、施工速度快得到了广泛的关注，并已在发达国家的高 烈度地震设防区得到了广泛应用[1’2]。近年我国学者 也在该领域进行了深入研究和分析，郭彦林等[3]第 一次提出了防屈曲钢板墙概念，其主要构造特征是内 嵌钢板与钢框架之间通过鱼尾板过度连接；黄真锋[4]等提出将钢板混凝土剪力墙开缝，并进行了全面试验 和仿真计算分析。随着研究的深人，钢支撑剪力墙也 越来越多地进入了实际应用，日本名古屋地铁公交站 于20世纪60年率先采用了内置钢板钢筋混凝土墙框 架结构，北京国贸中心三期主塔楼结构核心筒底部结 构也采用了组合钢支撑剪力墙结构[5’6]。
收稿日期：202卜01-15
作者简介：秘红丹（1992—），女，河北石家庄人，工程师，e-mail: *****************.
钢支撑剪力墙的工作基础是钢支撑和钢筋混凝土 结构的协同性，而由于条件所限，现阶段仍没有一个 准确方便的方法可获取实际工程中钢板和钢筋混凝土 协同工作情况；且由于钢支撑剪力墙往往高度大，混 凝土浇筑质量控制难度大，亟须有效的监测手段来控 制钢支撑剪力墙的施工质量[7’8]。
针对以上问题，本文根据国家会议中心二期钢支 撑剪力墙的结构特点，采用振弦式应变计和钢筋计获 取同位置的混凝土、钢板和钢斜撑的应变，并采用自 动采集仪、无线传输和云平台等技术实现数据的长期 自动采集，通过积累大量的钢支撑剪力墙从浇筑至服 役长期的实测数据，为钢支撑剪力墙的施工质量评定 樹共了有效手段。
1钢结构工程概况
国家会议中心二期工程主体结构地上转换层以下
2021年5月秘红丹，等：国家会议中心二期钢支撑剪力墙施工监控技术•565.
(20 m)采用钢管混凝框架-组合抗震墙（钢板混凝 土剪力墙/带斜撑混凝土剪力墙）结构体系。首层（标 高±0.000〜l9.9〇O m)共设置10处钢板墙，分布于会 议区桁架层东西两侧（①-②轴、⑪-⑫轴）及大屯 北路东侧（@轴），如图1所示。
图1钢支撑剪力墙墙布置示意
钢板墙厚600mm，单块墙最大净宽10.5m，最 大净高7.68m，钢板厚30m m。钢板墙两侧锚固于矩 形钢骨柱，上下锚固于H型钢骨梁，由于此块钢板 墙超高超宽，因此在宽度三分点位置处增加了两根 竖向暗柱。钢骨柱材质为Q390GJCZ25、钢骨梁为 Q355B，钢板墙均为Q355C。
2监测系统设计
2.1监测点位布置
2.1.1钢支撑剪力墙选择
根据施工模拟及正常使用阶段与转换桁架相连的 带钢斜撑混凝土组合剪力墙内力分析结果，选取内力 较大的剪力墙作为本文的监测对象，g卩：北区的@/ (⑪-⑫）轴（双面）、©/ (⑪-⑫）轴和南区的@/ (①-②）轴、⑪-⑫）轴，共10榀钢支撑剪 力墙进行系统布设。
2.1.2单榀钢支撑剪力墙内传感器布设
每榀钢支撑剪力墙按照高度均匀选取点位，共 3个点。每个监测点位置均布设正交的应变计2只、钢筋计2只，有钢斜撑的位置还需在斜撑上布置钢筋 应变计1只，钢斜撑监测点尽量靠近构件中部（注意
避免与洞边暗柱或补强构造干涉）。全项目共布设钢 筋计60只、混凝土应变计60只、钢斜撑应变计10只。图2为南区剪力墙上测点位置。
2.2硬件优选
2.2.1钢斜撑上应力传感器选型
本项目钢斜撑应力监测用传感器选用北京产MOS-6301振弦式表面应变计，该应变计主要用于长
•钢支撑应力
监测点
•混凝土墙应
力监测点
期监测钢结构、混凝土结构及岩石表面的应变变化(如 大桥、基桩、拱洞、隧道、梁、预制隧道衬砌等），测量时用锚块固定在结构表面。
2.2.2 混凝土应力监测选型
为提高系统的可用性和稳定性’选择与钢斜撑应 力监测所用传感器同一厂家生产的MOS-6302型振弦 式埋入型应变计，该应变计主要用于监测基础大体积 混凝土、桥梁、大坝、核电站、隧道衬砌的长期应变 变化。
2.2.3钢筋应力监测选型
钢筋应力监测用传感器选用BGK-4911系列振 弦式钢筋计（锚杆测力计），该仪器适用于监测大 坝、桥梁、厂房基础、桩基、隧洞衬砌等结构的钢筋 应力。
2.2.4仪器采集系统
为提高系统有效性和经济性’在优选传感器时考 虑尽量选取同一厂家的全套系统，故仍选用北京自动 化设备采集系统MOS-9210。其是专门针对安全监测 自动化采集设备开发的一款软件系统，采集系统采用 M icrosoft V isual S tu d io2010 (C# )开发工具进行开发，采集系统为C/S体系结构。采集系统功能完善、及采 集、处理、分析、报表于一身的完整的监测自动化采 集分析系统。
为了迎合本项目的需求，对该型号解调仪进行了更新，在保留4G传输的基础上增加了临时存储功 能，在施工过程出现应急事件时，自动采集仪可实现 1〇〇〇条（按lOmin采样间隔可使用7d)。
3监控系统的实施
3.1钢斜撑上应力传感器的布设
组合结构的特点是钢骨外部需再浇筑混凝土，浇 筑的混凝土会对已安装的传感器造成影响。该传感器 虽设计为可在自然环境下防风雨，但本项目监测对象 为墙体，其绕筑高度大于传感器可承担水压（约lm 水高），因此在浇筑混凝土前需对已安装的传感器进
行保护〇
•566*建筑技术第52卷第5期
具体方法为：采用定制的金属盒进行保护后再用密封皎进行防水处理（该金属盒永久置于组合结构内）
。
3.2混凝土埋入式应变的布设
与钢斜撑上应力传感器的原因类似，埋人式传感 器也需预先保护，不同的是混凝土埋入式应变计无法 使用保护盒保护。
因此，采用相同混凝土预封装的方式进行保护’即先用同条件的混凝土在实验室进行封装，再将封装 后的传感器安装至被测位置。
3.3钢筋计的连接方式
为减少对现场钢筋工程的影响，钢筋计在钢筋延 长段与被测钢筋焊接，焊接长度应符合规范规定的焊
接搭接长度要求。
现场传感器布设过程如图3所示。4监控数据分析
4.1浇筑及服役过程动态数据分析
本项目共对10榀钢支撑剪力墙进行实测，考虑 共性分析和篇幅限制，本文仅选取南区@ M⑪-⑫）轴组
合墙实测数据进行分析，因其他钢支撑剪力墙类 似，故不赘述。蒸汽熨刷
图4为南区@/(⑪-⑫）轴2020年5月19日至6月3日的数据。为进行协同性分析，图中数据的
量纲均为微应变。
由图4可得如下结果。
(1)本监控系统在钢支撑剪力墙浇筑和服役过程中均能正常工作，采集的数据与现场实际情况相符，即混凝土浇筑前期应变随水泥水化热的产生明显增大，之后随水化热的散失应变所有减小，最终在3d 达到稳定状态，其后很长时间内随每曰的温度波动作 有规律的波动。
(2 )不同高度的同位置混凝土应变和钢筋应变两个正交方向变化趋势相同，数值接近；与钢筋相比，混凝土的实测数据正交方向离散型更大’这一结果与 混凝土淺筑成型的特点和材料的离散性有关，符合定 性分析结论。
(3 )同位置的钢支撑和钢筋计变化趋势和变化量相吻合，说明钢支撑和钢筋混凝土在混凝土浇筑过 程和服役阶段均系统工作。
称量室
(4 )不同钢支撑剪力墙的钢支撑应力演化规律趋势相同，数值接近，最终的应力不超过15MPa，
混凝土的浇筑过程对于钢支撑的影响可以忽略。
4.2特殊工况时数据分析
2020年5月26日0时54分，国家会议中心二期施工过程中，在北京门头沟区（与工程所在地距离 不到100k m)发生3.6级地震。此时正在进行分析的 钢支撑剪力墙恰在稳定期，为分析地震对钢支撑剪力 墙的影响，取2020年5月26日的数据绘制分析图，如图5所示。
由图5可知，当天的数据随温度波动，最大应力
不大于8MPa，说明此次地震对国家会议中心二期主体结构剪力墙影响可忽略。
⑴ 5结论
图3混凝土埋入式应变计布设
(a )布设应变计钢支撑；（b )钢斜撑表面应变计布设；
(c )钢斜撑表面应变计保护；（d )混凝土埋人式应变计
保护筒浇筑；（e)混凝土应变计保护筒脱模；
(f)钢筋计和混凝土应变计布设
智能化信报箱针对国家会议中心二期项目钢支撑剪力墙浇筑过 程和服役阶段质量控制的需要，在该项目受力较大的 10榀钢支撑剪力墙内布设监测系统，分别监测不同位置的混凝土应力、钢筋应力和钢支撑应力
，以考量气动滑板
2021年5月
兰春光，等：国家会议中心二期钢支撑剪力墙施工监控技术
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(b )
混凝土 6 混凝土 51-钢筋计6 ，钢筋.计5 _
50
40
3〇 ^
20 _
10
8 5.20 5.22 5.24 5.26 5.28 5.30 6.1 6.3
时间
(C )
—温度11-12
—温度1-2
21:00 02:00 07:00 12:00 17:00 22:00
时间
图5
地震影响分析结果
(2 )同一位置混凝土和钢筋正交方向的应变变 化趋势相同，能反映现场的实际情况，例如混凝土浇 筑后应变增加，是受混凝土水化热升高的影响，随水 化热消散混凝土应变也回到稳定状态。
(3 )钢支撑和同位置钢筋的应变实测值无论是 趋势上还是数值上均相吻合，误差小于5%，说明 钢筋混凝土和钢支撑在混凝土浇筑过程中协同工作
状态。
(4 ) 3个点位的同位置钢筋应变吻合度高于混 凝土应变，其原因是钢筋为各向同丨生，而混凝土受浇 筑成型机理及材料离散性的影响比钢筋大，但其整体 变化规律仍相一致。
(5 ) 2020年5月26日门头沟地震前后的24h 分析结果显示，本次地震对已施工完成的钢支撑剪力 墙未造成结构性影响。
综上所述，通过布设钢筋计、混凝土应变计和钢 支撑应变计进行实时数据采集，可以定t 生和定量分析 钢支撑剪力墙的协同性、应变演化规律等问题，从而 考察钢支撑剪力墙的整体施工质量，并能进行钢支撑 剪力墙施工结束后经历重大荷载变化后的状态评估，
为后续项目施工提供数据支撑和分析依据。
参考文献
[1] 聂建国.钢-混凝土组合结构原理与实例[M ].北京：科学出版社,
2009.[2] 郭彦林，董全利.钢板剪力墙的发展与研究现状[J].钢结构，
2005(1): 1-6.[3] 黄真锋，孙志雄，张素梅，等.闭口型压型钢板混凝土组合剪力墙 轴压性能试验研究[J].建筑结构学报，2019: 40(S 1):11-16.[4] 闫翔宇，段岩，周婷.钢板剪力墙结构研究与应用现状综述[A ].
第十八届全国现代结构工程学术研讨会论文集一：大会报告[C ]. 2018.[5] 徐熳，王玉银，马欣伯•两边连接钢板组合剪力墙抗剪静力性能 [J ]哈尔滨工业大学学报，2007: 39(S2): 352-356_[6] 王华军，迂长伟，刘强，等.亚投行项目核心筒钢板剪力墙同步 吊装延迟焊接技术[J].建筑技术，2020, 51(8): 1013-1015.[7] 焦冉，张培，周昊.300m m 厚超薄钢板剪力墙施工技术[J].建筑
技术，2019, 50(3): 277-278.
(a )
1
3
5
7
9
11
浇筑天数/d
(d )
图4钢支撑剪力墙实测数据分析示意
(a )下区段传感器微应变；（b )中段传感器微应变；（c )上
区段段传感器应力；（d )组合墙钢支撑浇筑后应力
三者受力状态和施工质量，得到了成果如下。
(1 )本文构建的基于自动化采集的系统能准确 有效地获取钢支撑剪力墙浇筑过程和成型后的混凝土 应力、钢筋应力和钢支撑应力演化规律，该系统使用 方便可行。
5.18 5.20 5.22 5.24 5.26 5.28 5.30
6.1 6.3
时间
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