高層建筑剪力墻加固施工措施分析

沈仁興

（嵊州市盛金建筑工程有限公司，浙江，嵊州，312460）

高層建筑剪力墻加固施工措施分析

沈仁興

（嵊州市盛金建筑工程有限公司，浙江，嵊州，312460）

在城市土地日益緊張的今天更是得到了投資者的青睞。由于城市建設(shè)的需要各設(shè)計院和設(shè)計師的工作重點也有了較大轉(zhuǎn)變。同時國家又調(diào)整了規(guī)范同時推出了相應(yīng)的強制性標準。結(jié)合工程的實踐，現(xiàn)就剪力墻施工措施做一下分析介紹。

剪力墻；設(shè)計；施工工藝；加固

一、剪力墻施工設(shè)計

1、剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一種平面構(gòu)件，它除承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力。即在軸力、彎矩、剪力同時作用的復(fù)合狀態(tài)下工作，其在受水平力作用時。就似一根底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下，剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散以及控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求(即墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞)，因此，應(yīng)注意盡量將剪力墻設(shè)計成延性彎曲型。

2、實際工程中，剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻。整體墻有一般房屋端的山墻、魚骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開洞墻等形式。整體墻受力特征如同豎向懸臂桿件：當(dāng)剪力墻墻肢較長時，在水平力作用下法向應(yīng)力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱，因此：a.配筋時應(yīng)盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；b.為防止剪切破壞，提高延性應(yīng)將底部截面的組合設(shè)計內(nèi)力適當(dāng)提高或加大配筋率；b.為避免斜壓破壞，墻肢不能過小也不宜過長。以防止截面應(yīng)力相差過大。聯(lián)肢墻是指由連梁連接起來的剪力墻。但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點，設(shè)計時要注意墻肢軸壓比限值要求。

3、剪力墻的計算分析，首先是進行水平和豎向作用下的結(jié)構(gòu)整體分析，在求得內(nèi)力后再按偏壓或偏拉進行正截面承載力以及斜截面受剪承載力驗算。當(dāng)墻體承受較大集中荷載作用時，應(yīng)增加對局部受壓承載力的驗算。在剪力墻承載力計算中，對帶翼墻的計算寬度按以下情況取其小值：即 a.剪力墻之間的間距； b.門窗洞口之間的翼緣寬度；c.墻肢總高度的1／10；d.剪力墻厚度加兩側(cè)翼墻厚度各6倍的長度

4、由于建筑功能的要求，在高層混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的底層增設(shè)局部框架.這些框架一般都不會成榀，不能形成梁柱抗側(cè)力體系；即使局部成榀，也不能有效的抵抗結(jié)構(gòu)的傾覆力矩；同時由于建筑的要求，梁柱中心線也不能重合，形成較大偏心，此時應(yīng)采取梁的水平加腋等措施，確保節(jié)點在地震力反復(fù)作用下良好的抗震性能。另外不得將框架梁直接搭在剪力墻的平面外，使墻體承受平面外彎矩，導(dǎo)致受地震力作用時該部為率先破壞。

二、墻體最小厚度及配筋量

鋼筋混凝土墻的厚度由墻體的軸壓比及高厚比決定的，前者是考慮墻的延性要求，后者是考慮墻的平面外穩(wěn)定性要求，要保證工程質(zhì)量，使混凝土澆灌密實也是不可忽視的因素，從施工角度看，墻的厚度不能太小建筑抗震設(shè)計規(guī)范 (GB 50011-2001) 規(guī)定，三四級剪力墻的最小厚度為140mm，從有過的6層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)實例來看，采用雙層配筋的140mm厚的墻體，鋼筋容易走位，混凝土不易振搗密實。故不宜在整個建筑中大面積采用，對某些沒有門窗洞口的短墻段，作為個別情況尚可考慮，如采用單排配筋，施工無困難。由于單排配筋不利于承受平面外的彎距，不利于混凝土的抗裂，故不宜采用于承重墻體

多層剪力墻結(jié)構(gòu)中采用雙層配筋的墻體，最小厚度不應(yīng)小于160mm，高層剪力結(jié)構(gòu)中，墻體最小厚度不宜小于180mm。在墻體配筋方面，多層和高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)按計算多為構(gòu)造配筋，理論上講滿足規(guī)范規(guī)定的最小含鋼率要求是可以的，這也是住宅開發(fā)商向設(shè)計單位提出降低用鋼量的根據(jù)，此問題涉及到結(jié)構(gòu)安全度的考慮，如從結(jié)構(gòu)的抗震能力、結(jié)構(gòu)的耐久性，從長期的經(jīng)濟效益看，過多的追求降低用鋼量指標，在技術(shù)經(jīng)濟綜合比較中并非合理。

三、柱的加固和剪力墻的加固

經(jīng)結(jié)構(gòu)承載力驗算，發(fā)現(xiàn)柱的軸壓比不滿足要求，需進行加固處理。柱采用從內(nèi)到外包裹1層豎向碳纖維布和1層環(huán)向碳纖維布的方式進行加固。高度范圍為底層地面到2層樓面梁底部。采用碳纖維片材纏繞加固混凝土柱可以約束混凝土的變形，從而提高混凝土的抗壓強度，降低軸壓比。柱的抗震加固必須采用封閉式粘貼并有可靠連接，當(dāng)環(huán)向碳纖維布遇墻不能貫通時，應(yīng)在墻上搭接200 mm，并設(shè)置寬200mm的壓條。剪力墻的加固：剪力墻采用在墻端暗柱粘貼環(huán)向碳纖維布的方式增加剪力墻的抗壓承載力，采用在剪力墻兩側(cè)粘壓條貼豎向、水平和斜向交叉碳纖維布的方式增加墻體抗剪承載力。高度范圍為底層地面到2層樓面樓板底部。縱向、水平和斜向交叉碳纖維布的寬度均為200 mm。

四、混凝土的養(yǎng)護

國外由于開發(fā)了減少混凝土收縮的外加劑，所以其泵送流態(tài)混凝土的收縮變形能得到有效控制。但國內(nèi)卻缺乏類似的外加劑，雖然通過添加UEA等微膨脹劑，可從某種程度上減少混凝土的收縮變形，但由于UEA等的膨脹率指標是在水養(yǎng)14d的情況下獲得的，如果養(yǎng)護條件跟不上，到其限制膨脹率會明顯降低。實際工程中時常發(fā)生添加微膨脹劑后不但對防裂無效，反而使開裂更為嚴重，并產(chǎn)生后期強度倒縮等情況。如果按控制混凝土的收縮變形值為指標進行換算，則泵送流態(tài)混凝土的養(yǎng)護要求要相當(dāng)于大體積混凝土。但實際上對大體積混凝土一般都能嚴格按規(guī)范規(guī)定的要求進行特殊養(yǎng)護，以控制混凝土的內(nèi)外溫差和收縮變形值， 但對泵送流態(tài)混凝土的養(yǎng)護，通常仍采用過去流動性及預(yù)制混凝土的養(yǎng)護要求.這是目前設(shè)計和施工人員容易忽視的一個關(guān)鍵因素。

五、大底盤結(jié)構(gòu)中高層建筑部分的嵌固部位

按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定當(dāng)?shù)叵率医Y(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍時，可將地下室一層頂板位置作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。一般的帶有地下室的普通高層建筑均能滿足上下側(cè)向剛度比的要求。但是對于地下一層是大面積的停車庫的高層建筑結(jié)構(gòu)。雖然在進行計算的過程中因為計算公式的限制可以磺足上下側(cè)向剛度比的要求。但如果就此在設(shè)計中將地下室頂板作為了上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，對于框架結(jié)構(gòu)。由于本身上部框架的剛度就較小，按照嵌固部位設(shè)計的地下室頂板在地震過程中也可以起到相應(yīng)的嵌固作用；而對于高層部分是混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)，由于混凝土墻本身的剛度很大。地下室部分的墻體又由于使用上的要求往往要開設(shè)較大的洞口，致使地下室有效墻體的數(shù)量減少，同時車庫部分柱間距比較大，這都將導(dǎo)致高層建筑部分在地下室的局部剛度降低，使高層建筑不能再滿足剛度比的要求。故而地下室頂板對高層剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形約束降低。使地下一層頂板不能起到嵌固的作用，這種情況下上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位就應(yīng)設(shè)在基礎(chǔ)頂面另外，由于地下一層有地下車庫的存在，往往地下車庫頂板上會有較厚的覆土，將使結(jié)構(gòu)在此標高處出現(xiàn)樓板錯層。因此對于高層結(jié)構(gòu)的地下一層的墻體也應(yīng)當(dāng)有所加強，以保證地震作用下水平力的有效傳遞。

六、剪力墻的延性破壞

剪力墻的延性破壞也可分為兩種情況。一種是連梁不屈服，墻肢首先發(fā)生彎曲破壞，這種墻在破壞時的極限變形較小。因此，對有抗震設(shè)防要求的建筑來說，它雖然是一種延性破壞，但吸收地震能量的能力是較低的。設(shè)計中應(yīng)避免這種情況的發(fā)生。延性破壞的第二種是連梁先屈服，最后是墻肢的屈服。當(dāng)連梁有足夠的延性時，它能通過塑性鉸的變形吸收大量的地震能量。同時，通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到一定的約束作用，使聯(lián)肢墻保持足夠的剛度和強度。這是設(shè)計時應(yīng)首先考慮做到的。為了保證聯(lián)肢墻的延性要求，對連梁的延性要求是非常高的。因此，在設(shè)計高層建筑剪力墻時，必須十分注意保證連梁的延性要求。

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TU515

1674-3954（2011）03-0036-01