高層鋼板—混凝土組合剪力墻裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)

汪學(xué)武

摘 要：在高層建筑之中，剪力墻主要發(fā)揮的是抗震以及抗風(fēng)應(yīng)用效果，借助剪力墻這一結(jié)構(gòu)，建筑可以更好地承受各種外部荷載影響，在地震等大型地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)也可保持一定的穩(wěn)定性。剪力墻結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成材料一般是混凝土與鋼筋，在實(shí)際的建設(shè)剪力墻的施工任務(wù)中，施工者也會(huì)嘗試構(gòu)建鋼板-混凝土的組合式剪力墻，這種剪力墻在其構(gòu)成材料的影響下具有的實(shí)際強(qiáng)度以及承受能力更強(qiáng)，但是裂縫缺陷卻會(huì)給剪力墻使用帶去影響，本文探討控制方法。

關(guān)鍵詞：高層建筑施工；鋼板-混凝土組合剪力墻；裂縫；控制方法

現(xiàn)代城市中的高層與超高層建筑在增加，這種建筑項(xiàng)目變動(dòng)趨勢(shì)與城市發(fā)展?fàn)顟B(tài)相符，高層建筑占用的空間比較小，可容納的居住者的數(shù)量比較多，可以使城市空間被以更加合理且科學(xué)的方式利用，但是相對(duì)地，高層建筑施工中的特殊注意事項(xiàng)也比較多，在建設(shè)剪力墻在這一防護(hù)性結(jié)構(gòu)時(shí)，施工者可運(yùn)用多種材料建設(shè)出組合式的剪力墻系統(tǒng)，在建設(shè)期間與后期驗(yàn)收階段，都必須充分重視其存在的裂縫問(wèn)題，現(xiàn)分析可用的裂縫處理方法。

1 工程情況分析

某工程為超高層工程，工程總建筑面積為129611m2，建筑高達(dá)260m，地下5層，地上55層。建筑采用外框內(nèi)筒型鋼混合結(jié)構(gòu)形式，42，43層為桁架轉(zhuǎn)換層。地下2層到地上5層核心筒結(jié)構(gòu)為鋼板-混凝土組合剪力墻，外墻厚1200mm，內(nèi)墻厚400mm，鋼板厚16～40mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60。鋼板-混凝土組合剪力墻施工周期約140d。

因?yàn)殇摪?混凝土組合剪力墻的裂縫控制是相對(duì)比較難的，所以為了更好的保證對(duì)施工的預(yù)控裂縫能夠全面的控制，需要對(duì)試驗(yàn)墻的施工進(jìn)行全面的規(guī)劃和落實(shí)，還要對(duì)鋼板和混凝土組合剪力墻裂縫的具體成因進(jìn)行分析，同時(shí)還要制定一個(gè)科學(xué)有效的控制措施，主要借助試驗(yàn)墻施工過(guò)程中對(duì)溫度和變形等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的收集和分析，對(duì)可能出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行更加全面和準(zhǔn)確的分析，這樣就可以達(dá)到對(duì)裂縫加以控制的目的。

在求得建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可之后，在施工現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)一段長(zhǎng)度為14m的鋼板-混凝土組合剪力墻，將其當(dāng)做試驗(yàn)墻，按照鋼板-混凝土組合剪力墻的具體施工工序進(jìn)行全面的處理。

2 優(yōu)化墻體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1 優(yōu)化連接方法

根據(jù)案例中的剪力墻的實(shí)際情況與潛藏的裂縫隱患問(wèn)題，施工者可以把握好工程特點(diǎn)，對(duì)多種焊接方式進(jìn)行對(duì)比，選擇使用更加符合本工程的單面坡口式的焊接方法。在剪力墻施工過(guò)程中，施工者需要積極應(yīng)對(duì)墻體變形問(wèn)題，可以直接對(duì)鋼板進(jìn)行調(diào)整，施工者還可選用合適的吊裝方法，正確應(yīng)用吊裝施工設(shè)備，強(qiáng)化最終的墻體吊裝效果，在選擇連接方時(shí)，要注意到其他約束性因素的影響。

施工者可以通過(guò)分節(jié)設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)剪力墻，在開(kāi)展深化設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，施工者可以運(yùn)用托座板來(lái)強(qiáng)化剪力墻的整體穩(wěn)定化，根據(jù)墻體的具體狀況，可以適當(dāng)將托座板的寬度增加。在對(duì)鋼骨柱進(jìn)行加工時(shí)，可以直接在工程完成所有的焊接與拼裝工作，仰焊的施工方法具有的實(shí)際應(yīng)用效果更好，將處于上下兩個(gè)部位的鋼板嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睾附釉谝惶帲茖W(xué)可靠的分節(jié)設(shè)計(jì)工作可以幫助解決焊接難度過(guò)大的問(wèn)題，在優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)工作時(shí)，還需考慮鋼板使用量問(wèn)題，在后期施工活動(dòng)中，還會(huì)存在殘余應(yīng)力的問(wèn)題。

2.2 優(yōu)化墻體預(yù)留孔洞

根據(jù)已知的剪力墻施工經(jīng)驗(yàn)可以了解到預(yù)留孔洞處理工作也是墻體裂縫形成的主要原因，在將鋼板材料與其他的墻體施工材料進(jìn)行連接時(shí)，需根據(jù)材料的性能特點(diǎn)與應(yīng)用要求來(lái)選用焊接工藝以及焊接裝置，一般需要將多種焊接手段結(jié)合應(yīng)用，在焊接過(guò)程中，墻體部位就會(huì)出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量缺陷問(wèn)題，因此施工者可以根據(jù)鋼筋應(yīng)用需要，預(yù)先在墻體部位留存一定的孔洞，使鋼筋穿插處理工作不會(huì)對(duì)墻體的完整性造成影響，在完成剪力墻內(nèi)部處理工作之后，可以對(duì)預(yù)留孔洞加以填堵，在此過(guò)程中，施工者還要控制鋼筋焊接用量與人工彎鉤等輔助施工工具的應(yīng)用量，在這一質(zhì)量控制環(huán)節(jié)還要注重保證處理效率。

3 控制墻體部位存在的殘余應(yīng)力與焊接變形問(wèn)題

3.1 控制變形問(wèn)題

本工程鋼板剪力墻采用單面坡口焊接連接方式，施工進(jìn)度快，但也存在焊接變形大的問(wèn)題，對(duì)單面坡口焊接方式的焊接變形進(jìn)行了研究。創(chuàng)新設(shè)計(jì)了約束鋼板連接體系，加大了焊接變形的控制措施。采用合理的焊接順序及焊接工藝：鋼板剪力墻先焊接變形大的焊縫，后焊接變形小的焊縫。所有焊縫采用對(duì)稱(chēng)跳焊的施工工藝，跳焊間距為500mm，并采用多層焊接，焊接層數(shù)為3～6層，每層按三角形劃弧原則施焊。使先焊接部位的應(yīng)力通過(guò)跳焊間距得到充分釋放，以減小鋼板剪力墻焊接變形及殘余應(yīng)力。

3.2 消除殘余應(yīng)力

增加鋼板剪力墻擱置時(shí)間，鋼板剪力墻提前加工制作，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。焊接完成一節(jié)鋼板剪力墻后增加應(yīng)力釋放時(shí)間以消除焊接殘余應(yīng)力。在鋼板剪力墻焊縫端部設(shè)置應(yīng)力釋放口，可避免鋼板剪力墻角部發(fā)生撕裂，還能釋放部分焊接殘余應(yīng)力。

鋼板剪力墻整體分節(jié)深化設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到鋼板剪力墻焊接空間狹小，將鋼板剪力墻對(duì)接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成單面45°±5°坡口，將上下兩層鋼板與鋼骨梁兩側(cè)的翼緣焊接在一起。長(zhǎng)約束板焊接在上層鋼板內(nèi)側(cè)，短約束鋼板焊接在下層鋼板的內(nèi)側(cè)，上層鋼板為500～1000mm，既方便鋼結(jié)構(gòu)的安裝與焊接，避免了現(xiàn)場(chǎng)仰焊帶來(lái)的質(zhì)量隱患，又避免了焊接應(yīng)力直接作用于鋼框架結(jié)構(gòu)。

3.3 裂縫監(jiān)測(cè)工作

在完成初期裂縫控制工作階段的各項(xiàng)裂縫缺陷控制工作之后，施工者還要繼續(xù)對(duì)組合式的剪力墻系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，后續(xù)環(huán)境因素也會(huì)使墻體表面或者內(nèi)部形成裂縫問(wèn)題。在鋼板部件安裝工作結(jié)束后，需要在墻體的特殊位置加設(shè)貼片，以此來(lái)增強(qiáng)墻體觀測(cè)工作的便捷性，在軸線(xiàn)位置增設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，全面監(jiān)控剪力墻施工系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用全站儀設(shè)備來(lái)調(diào)整觀測(cè)效果，精準(zhǔn)觀測(cè)各種墻體質(zhì)量問(wèn)題，在完成觀測(cè)工作后，施工者可以分階段地將觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄到剪力墻施工檔案之中，積極應(yīng)對(duì)墻體變形情況。

針對(duì)鋼板-混凝土組合剪力墻的特點(diǎn)，以及混凝土的高強(qiáng)度等級(jí)、高流態(tài)、低水化熱和高可泵性的特點(diǎn)進(jìn)行了研發(fā)，通過(guò)大量的試驗(yàn)，成功研發(fā)出了高性能高流態(tài)混凝土?；炷涟韬衔锖鸵仔粤己茫涠缺３?h損失很小，幾乎不損失。擴(kuò)展度在3h之后，相對(duì)損失較小，能夠較好的保持混凝土和易性。

4 結(jié)束語(yǔ)

剪力墻是建筑施工活動(dòng)中的重要施工對(duì)象，通過(guò)建設(shè)高強(qiáng)度剪力墻，可以提升建筑系統(tǒng)承受荷載的能力，混凝土是經(jīng)常會(huì)被應(yīng)用到剪力墻施工過(guò)程中的典型材料，本文將鋼板材料與混凝土材料結(jié)合使用，對(duì)其存在的裂縫問(wèn)題展開(kāi)了研究，并提供了控制建議，施工方需要從多個(gè)角度對(duì)裂縫問(wèn)題展開(kāi)綜合研究，找出其形成的具體原因，有針對(duì)性地展開(kāi)裂縫控制工作，總之，建設(shè)完善的組合式剪力墻時(shí)必須要綜合考量多種影響因素，切實(shí)保障墻體質(zhì)量。

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