超高層建筑剪力墻鋼筋防偏位法研究

陳 鯤 何 勇 張大力 黃 興

(中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410000)

超高層建筑剪力墻鋼筋防偏位法研究

陳 鯤 何 勇 張大力 黃 興

(中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410000)

從設(shè)計和施工兩方面對超高層剪力墻結(jié)構(gòu)中鋼筋偏位的原因進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了防止鋼筋出現(xiàn)偏位的施工方法，從而有效的保證了結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，為實際工程提供技術(shù)支撐。

超高層建筑，剪力墻，鋼筋，防偏位

超高層剪力墻在施工中，由于鋼筋的分布密集和鋼筋的直徑小，會產(chǎn)生鋼筋偏位的問題，表現(xiàn)為剪力墻結(jié)構(gòu)中鋼筋的間距偏差，鋼筋的排距偏差，結(jié)構(gòu)保護層厚度的偏差，導(dǎo)致鋼筋的力學(xué)性能和剪力墻結(jié)構(gòu)的耐久性受到很大的影響。隨著土木事業(yè)的不斷快速發(fā)展和各種新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用在超高層結(jié)構(gòu)中。本研究以實際工程為依托，分析超高層建筑結(jié)構(gòu)剪力墻鋼筋偏位的原因，提出保證剪力墻中鋼筋的施工工藝的方法，從而防止鋼筋出現(xiàn)偏位，有效的保證實際工程的質(zhì)量。

湖南省長沙市保利西海岸一期項目，由10棟超高層建筑組成。本研究通過分析超高層剪力墻中鋼筋的作用和鋼筋的位置，得出鋼筋出現(xiàn)偏位的具體原因，在此基礎(chǔ)上提出防止鋼筋出現(xiàn)偏位的方法，為本項目的設(shè)計和施工提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 剪力墻中鋼筋的作用及布置

1.1 鋼筋的作用

在超高層建筑結(jié)構(gòu)剪力墻中,所配置的鋼筋種類眾多，每種鋼筋所起的作用差別很大。所以深入了解不同鋼筋所起的作用是進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上施工人員對不同類型的鋼筋進(jìn)行合理的布置。超高層剪力墻結(jié)構(gòu)的鋼筋根據(jù)類型不同，具體可分為三類：1)水平分布鋼筋。剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力是由此類鋼筋來承受,因此有效的配備水平分布鋼筋，可以防止結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)斜裂縫。另一方面，水平分布鋼筋的合理布置可以防止結(jié)構(gòu)的脆性破壞。因此,水平分布鋼筋的合理配備能有效的增強剪力墻結(jié)構(gòu)的抗剪能力。2)豎向分布鋼筋。剪力墻結(jié)構(gòu)的彎矩是由此類鋼筋來承受,因此有效的配備豎向分布鋼筋可以防止結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)水平裂縫。豎向分布鋼筋的間距和數(shù)量的合理布置能有效的增強剪力墻結(jié)構(gòu)的抗彎能力。3)暗柱鋼筋。暗柱鋼筋大部分布置于剪力墻結(jié)構(gòu)的端部，其不僅承受著剪力墻結(jié)構(gòu)的彎矩，而且對結(jié)構(gòu)混凝土起著約束作用，保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高其延性。

1.2 鋼筋的布置

不同位置的鋼筋在剪力墻結(jié)構(gòu)中起的作用有很大不同，不同鋼筋在空間上的布置，以及不同位置的鋼筋的相互作用關(guān)系會對結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生很大的影響。合理的配置鋼筋的正確位置，才能確保剪力墻結(jié)構(gòu)的順利施工。

1)水平分布鋼筋。一般情況下，按照水平方向雙排布置。與豎向分布鋼筋交錯時，豎向鋼筋布置在內(nèi),水平鋼筋布置在外。以便抵抗剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，防止混凝土的開裂。此種布置方式特別適合墻體長且薄的剪力墻。

2)豎向分布鋼筋。在水平分布鋼筋的內(nèi)側(cè)設(shè)置豎向鋼筋,遇到暗梁時，豎向鋼筋應(yīng)當(dāng)采用連續(xù)形式穿過暗梁。在此位置處, 豎向鋼筋應(yīng)布置在暗梁縱向鋼筋的內(nèi)側(cè)，并且布置為雙層。當(dāng)剪力墻墻體較薄時，豎向鋼筋可布置在外側(cè)。暗梁的縱向分布鋼筋與豎向分布鋼筋之間必須布置拉結(jié)鋼筋，從而加強對豎向分布鋼筋的約束作用。

3)連梁與暗梁鋼筋。根據(jù)規(guī)范要求，連梁處的縱向鋼筋須布置在結(jié)構(gòu)的最內(nèi)側(cè)，分布在水平鋼筋和豎向鋼筋的內(nèi)側(cè)。

2 柱鋼筋偏位的分析與處理

2.1 柱主鋼筋偏位分析

1)設(shè)計原因:剪力墻結(jié)構(gòu)施工圖中缺少節(jié)點的大樣圖，節(jié)點的細(xì)部構(gòu)造不清楚，導(dǎo)致施工的不確定性。例如在保護層厚度的施工中，一般板和墻是15 mm,而梁和柱是25 mm,但是缺少相互關(guān)系的說明，在剪力墻中柱與梁的施工發(fā)生沖突。如當(dāng)墻鋼筋要求包柱鋼筋時，由于水平鋼筋與柱縱向鋼筋同位，所以不能向外布置，發(fā)生沖突。當(dāng)較多的采用暗柱和暗梁來提高結(jié)構(gòu)內(nèi)的空間效果時，最外側(cè)的縱向鋼筋間距較小，則相應(yīng)的暗柱和梁的力學(xué)性能會被削弱。墻體的水平鋼筋與豎向鋼筋由于暗柱的影響無法形成綁扎，故會造成鋼筋的偏位。

2)施工原因:施工人員施工不準(zhǔn)確，馬虎處理，沒有考慮到鋼筋的位置和受力情況，僅僅只保證了鋼筋的數(shù)量和型號符合要求;施工的時間間隔太小,主鋼筋受到影響而產(chǎn)生偏位。

2.2 柱主鋼筋偏位治理方法

1)做好施工的技術(shù)交底工作，按照相應(yīng)的原則調(diào)節(jié)好相應(yīng)的構(gòu)造，例如強柱弱梁、強剪弱彎、強化節(jié)點,從而確定好鋼筋綁扎的順序。首先連接剪力墻的框架柱與暗柱的縱向主鋼筋，然后進(jìn)行箍筋的連接，見圖1。

2)確保暗柱縱向鋼筋處于正確的位置，然后將暗梁鋼筋端部向內(nèi)彎折。確?？蚣芰汉椭目v向鋼筋具有足夠的錨固長度，使墻鋼筋包柱鋼筋,柱鋼筋包梁鋼筋,而梁鋼筋內(nèi)收入柱的交接處處于有墻筋包柱的狀態(tài)。

3)采用小于柱標(biāo)準(zhǔn)直徑2 mm的限位箍貼來牢固綁扎梁與柱的鋼筋，從而加強柱主鋼筋的定位。由此解決柱和梁板與墻節(jié)點的鋼筋出現(xiàn)的偏位。另一方面可以保證上層柱鋼筋的綁扎要求與骨架的寬度。

4)根據(jù)1∶6 的比例要求進(jìn)行柱鋼筋的順彎,不在柱筋根部冷彎，防止柱鋼筋的偏位。特殊情況下，如果長度不夠,應(yīng)當(dāng)先挖掉一部分混凝土,然后再按1∶6的比例進(jìn)行順彎。

5)在進(jìn)行混凝土的澆筑時，必須有相應(yīng)的旁站施工員進(jìn)行監(jiān)督。施工后的鋼筋不能被施工人員進(jìn)行搖晃,禁止使用振動棒振動鋼筋來下料。

3 剪力墻鋼筋偏位分析與處理

3.1 剪力墻鋼筋偏位分析

在超高層剪力墻結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)中的豎向鋼筋一般會穿過暗梁的主筋，主筋起到保護墻體的作用。鋼筋偏位的原因一般分為兩類:1)由于設(shè)計原因出現(xiàn)的不可避免的偏位,如暗梁主筋保護層的厚度為25 mm，加上剪力墻保護層厚度，剪力墻的保護層厚度應(yīng)大于50 mm。但是綁扎過程如果不到位,保護層的厚度可達(dá)到60 mm甚至更多。2)施工過程中不滿足施工規(guī)范和鋼筋間間距的要求，沒有保護好相應(yīng)的支撐。由此會使剪力墻豎向鋼筋壓邊線,從而導(dǎo)致保護層厚度過大或過小。本研究提出以下方案來提高剪力墻的剛度和延性。

3.2 剪力墻鋼筋偏位的治理方法

1)根據(jù)規(guī)范要求和相應(yīng)的施工經(jīng)驗,將剪力墻水平鋼筋的位置進(jìn)行調(diào)整，使其分布在豎向鋼筋處，但不得改變剪力墻的截面尺寸和剪力墻的配筋率。

2)在保證剪力墻暗柱縱向鋼筋位置的前提下,將暗梁處柱鋼筋端部局部彎折內(nèi)收。

3)在剪力墻底部高度40 cm～60 cm的范圍之內(nèi), 增加相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)片，避免因保護層厚度過厚而產(chǎn)生裂縫。

4)在剪力墻中暗柱的節(jié)點處進(jìn)行綁扎時，進(jìn)行柱的箍筋節(jié)點關(guān)鍵區(qū)域的綁扎,隨后進(jìn)行保護層墊塊的綁扎,接著進(jìn)行剪力墻豎向鋼筋的連接,最后進(jìn)行水平鋼筋的綁扎,包裹暗柱縱向鋼筋。水平筋也要在暗梁部位認(rèn)真綁扎,將保護層墊塊綁扎好，進(jìn)行模板的安裝。模板安裝加固后,將柱的縱向鋼筋和墻的豎向鋼筋進(jìn)行定位加固,最后進(jìn)行混凝土的澆筑，見圖2。

3.3 控制鋼筋安裝施工工藝

1)控制鋼筋施工過程中所產(chǎn)生的位移。鑿開墻根的混凝土，對鋼筋的位移進(jìn)行檢查,若出現(xiàn)偏位則需進(jìn)行相應(yīng)的糾正。當(dāng)偏位不大于40 mm時，采用1∶6的比例進(jìn)行彎折搭接。當(dāng)偏位不小于40 mm時，增加墊板進(jìn)行焊接，焊縫的長度需滿足相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定。對墻根的混凝土進(jìn)行鑿毛,除去混凝土上的松散砂和石子，使得堅實石子外露1/3、內(nèi)含2/3, 最后用水洗凈鑿毛部位。

2)設(shè)置水平鋼筋定位架。首先將豎向鋼筋和水平鋼筋定位架同搭接鋼筋進(jìn)行綁扎定位,將水平鋼筋定位架的間距設(shè)定為4 000 mm,若不滿4 000 mm，則在墻的兩頭各放置一個(如圖3所示)。

隨后按照豎向鋼筋定位架的位置綁扎剩下的縱向和橫向鋼筋,水平鋼筋定位架位置處代替此處的豎向鋼筋，此處不綁扎其他豎向筋。水平鋼筋定位架的作用為避免水平鋼筋產(chǎn)生偏位,保證墻體的厚度和保護層的厚度。水平鋼筋定位架示意圖如圖4所示。

3)設(shè)置豎向鋼筋定位支架。在剪力墻基礎(chǔ)部位的墻體布置鋼筋時,鋼筋端部須用水平通筋進(jìn)行加固,在鋼筋的上端用豎向鋼筋定位架將豎向鋼筋進(jìn)行定位加固,隨后每層豎向鋼筋綁完后應(yīng)按照相同的原則進(jìn)行豎向鋼筋定位架的安裝加固,避免豎向鋼筋發(fā)生偏位。等到頂板混凝土澆完后,將鋼筋調(diào)整好,此時可以拆下豎向鋼筋定位架。豎向鋼筋定位架須按照剪力墻的截面尺寸和鋼筋尺寸材料的設(shè)計要求制作,見圖5。

4)劃水平鋼筋之間的間隔距離，對鋼筋進(jìn)行綁扎。在豎向鋼筋上標(biāo)記好水平鋼筋的位置,然后按照水平鋼筋定位架的位置和水平鋼筋標(biāo)記的位置綁扎縱向和橫向的鋼筋。完成綁扎以后，使綁扎絲的方向朝向混凝土。綁扎鋼筋時，應(yīng)該遵循逐點綁扎的原則,在兩層網(wǎng)點鋼筋之間,高卡位撐筋 (“S”筋)，其水平間距600 mm,以固定剪力墻雙層網(wǎng)片筋相對位置并保證鋼筋的混凝土保護層厚度,如圖6所示。

5)使用塑料卡對剪力墻中鋼筋保護層的厚度進(jìn)行控制。保證鋼筋尺寸的統(tǒng)一規(guī)范，并且將保護層允許的偏差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。將塑料卡卡在豎筋上,其間距為1 000 mm。水平和豎向鋼筋定位架、“S”筋和塑料卡的作用是保證保護層厚度。

6)在剪力墻鋼筋綁扎的時候，在剪力墻中梅花式設(shè)置雙F卡鋼筋(見圖7)，然后利用模板的加固對鋼筋進(jìn)行定位。

4 結(jié)語

超高層建筑剪力墻中鋼筋的施工是一個備受關(guān)注的難點問題和重要環(huán)節(jié),鋼筋施工技術(shù)的好壞會對整個工程的質(zhì)量造成很大的影響，決定著整個建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)劣。本研究以分析超高層建筑剪力墻的鋼筋位置和作用為基礎(chǔ)，從施工和設(shè)計方面分析得出超高層剪力墻鋼筋偏位產(chǎn)生的原因，進(jìn)一步提出防止超高層建筑剪力中鋼筋偏位的施工方法，為實際工程提供相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)。

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Research on offset prevention of reinforce in high-rise buildings shear wall

Chen Kun He Yong Zhang Dali Huang Xing

(ChinaConstructionFifthEngineeringDivisionCorp.Ltd,Changsha410000,China)

In this paper, reasons of offset of reinforce in the shear wall were analyzed from the design and construction, and reinforce construction method was put forward to prevent the offset of reinforce.Construction quality was effectively guaranteed, providing technical support for practical engineering.

high-rise buildings, shear wall, reinforce, offset prevention

2015-06-24

陳 鯤(1986- )，男，助理工程師； 何 勇(1975- )，男，高級工程師； 張大力(1982- )，男，助理工程師； 黃 興(1988- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)25-0064-03

TU973

A