建筑工程剪力墙施工技术探讨

2022-12-01 12:00王子朋
建材与装饰 2022年24期
关键词:剪力墙钢板承载力

王子朋

(北京六建集团有限责任公司,北京 100020)

0 引言

建筑业更加可持续的发展,进一步有效提高了我国现阶段建设项目的整体质量和相应的施工水平,适应了现阶段我国社会城市建设方面的进一步有序发展。尤其是现阶段相应的建筑工程,在施工技术发展以及创新过程中进一步深化,建筑工程的施工技术是对建筑物稳定性方面的重要保证,也是因为如此,质量体系一直是现阶段的重点关注内容,也进一步保证相关建筑工程的可持续发展。

1 建筑工程中剪力墙的施工要求

剪力墙在实际应用的过程中是一种结构墙体,也可以作为抗震墙使用。这种墙体的厚度相对较小,使用规模更大,具有较强的承载力。剪力墙结构在现代建筑中的应用,进一步提升了建筑的整体支撑效果和抗压效果,对保证建筑本身的安全性和稳定性有着非常重要的作用。为了能够达到良好的使用效果并且满足建筑设计的基本需求,在剪力墙使用的过程中需要在墙体设计一定的洞口,但是这样反而会影响其本身的承载能力。在实际情况中,根据剪力墙洞口设计的不同可以将其分为几个不同的种类。首先是实体剪力墙。这种类型的墙主要是指在剪力墙上没有设置洞口,通常稳定性和承载力非常强。其次是整体小开口剪力墙。该类型的剪力墙在使用的过程中墙体上会存在孔洞,但孔洞的面积并不大,通常不会超过整个结构的15%。虽然洞口较小,但也会在一定程度上影响剪力墙结构的整体稳定性和承载力,在使用过程中可能会导致连梁处出现反弯的情况。再次是连肢剪力墙结构。该类型的剪力墙通常会在墙体上设置较大的洞口,对整体结构产生的影响较大,很难保证剪力墙具有较高的承载力,在一定程度上影响剪力墙结构的承压效果。在设置剪力墙端部暗柱时,采取的方法也存在一定差异性,需要结合具体情况才能确定。

2 剪力墙施工技术在建筑工程中的应用

2.1 新型高层建筑层间剪力墙混凝土置换加固施工技术

随着国内建筑业的蓬勃发展以及城市土地利用日趋紧张,以混凝土剪力墙为结构体系的高层建筑越来越多,剪力墙质量问题也时有发生,大多是混凝土强度达不到设计要求。目前常用的针对混凝土剪力墙的加固技术有增大截面法、粘贴钢板或纤维片材加固技术以及混凝土置换加固技术。根据工程经验,其中混凝土置换加固最为直接有效。

2.1.1 加固材料

(1)水泥。水泥的性能和质量应分别符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)的规定,同时应优先采用收缩较小的水泥品种。

(2)混凝土。卸载柱采用C55同等级二次灌浆料浇筑,二层剪力墙加固采用的混凝土为C60微膨胀细石混凝土,混凝土应进行试配确定配合比,现场施工中混凝土强度等级均应按规定检验[1]。

2.1.2 卸载柱施工

卸载柱与上下墙体的连接方式为墙体钻取洞口,然后采用二次灌浆料与卸载柱整体现浇的方式,卸载柱延伸至上下层的卸载柱与剪力墙结合面应凿毛。

2.1.3 混凝土置换

(1)凿除需置换的混凝土之前,应确定可靠的支撑方案并实施,保证在凿除过程中不产生影响结构安全的裂缝、变形等不良影响。

(2)在分段凿除不合格混凝土时,应在分界线处多凿30mm,确保置换混凝土面积和结合面的结合。凿除需置换的混凝土至合格混凝土表面,清理干净浮渣;凿除过程中不得损伤原有钢筋。

(3)在凿除不合格混凝土过程中可能对原钢筋有扰动,在浇筑新的混凝土之前,应对其进行调直、回位,损伤严重的钢筋采用绑扎搭接时搭接长度大于40d,焊接连接时单面焊接10d,双面焊5d。

(4)在凿除不合格混凝土施工过程中,应注意安全,严防混凝土块坠落砸伤下层楼盖。

(5)重新浇筑混凝土前应对其相连界面进行处理,凿成齿形粗糙面并在重新浇筑混凝土前冷刷一层纯水泥浆。

(6)混凝土在浇筑后应加强养护,使混凝土表面保持湿润。

2.2 超声检测钢板剪力墙空洞缺陷的技术

钢板混凝土组合剪力墙(简称钢板剪力墙)作为一种新型剪力墙形式,在装配式建筑中有广阔的应用前景,但在实际施工过程中易造成剪力墙内部存在空洞或不密实区。目前,测试钢管混凝土密实性主要采用敲击法和超声波法,敲击法用来判断钢管内表面是否脱空,而超声波法常用于检测混凝土内密实性。《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21☆2000)中常用的超声检测方法有对测法、平测法、斜测法,涉及的检测数据多以概率法分析声时(声速)、波幅为主,而波列、波形、频谱等超声检测分析方法却很少被综合利用。采用KON-NM-4A非金属超声检测分析仪软件,依据超声波检测混凝土规程中概率法分析,对超声检测数据进行声速异常值判断,再通过波形、频谱分析进行补充判断。首先根据超声检测测点布置、换能器耦合调零要求,在分析软件内设置测距为160mm,声时修正为-2.8μs,判定方式为内定;再统计分析声速平均值、标准差、离差系数及单点异常判断值;最后提取密实、缺陷处的波列、波形、频谱。超声检测分析结果多是以数据的形式表示,缺少直观性,根据本研究中超声检测钢板剪力墙的声速值,尝试采用软件Surfer对声速值进行数值处理,以便能直观表示结果。在进行数值处理时,首先选用改进Shepard算法对不规则分布的原始数据点进行网格化;再通过内插法插值后生成一系列光滑曲线;最后将同一等值线分割网格定义为不同颜色属性值。

2.3 设置异形端柱剪力墙配筋设计方法

抗震设防高烈度地区整体结构在水平地震作用下的层间位移角是结构抗震设计中的一项关键控制指标。对侧移变形曲线特征为弯曲型的剪力墙结构,为满足多遇地震作用下结构弹性层间位移角的规范限值要求,通常会采取在建筑周边距离中性轴较远端墙体上增设端柱的方式,来增大结构平面的抗弯惯性矩,提高整体结构抗侧效率。有时由于端柱某方向截面尺寸过大,影响建筑使用功能,实际工程设计时会采用如L形、T形、Z形等异形端柱。当前应用较普遍的常规计算软件中,对墙柱采用直接叠加的计算处理方法,各自采用不同的计算假定,框架柱采用杆单元,墙身采用壳单元,无法准确的将端柱与墙身作为整体构件进行抗震设计,端柱与墙身重叠部分的结构刚度也有重复计算问题,造成带端柱剪力墙配筋计算结果不合理,因此设计时建议优先采用壳单元模拟端柱的计算模型,即将端柱按等截面翼缘墙肢输入的计算模型。现阶段结构设计常用的计算软件如PKPM、YJK系列,对采用壳单元方式模拟的端柱配筋计算时,会将端柱与其相连墙身采用等效墙厚的方式进行设计,无法考虑异形端柱墙肢截面形状特征对配筋计算结果的影响。通过对某实际工程中带L形端柱墙肢配筋设计方法的对比验证分析可知,采用壳单元与实体单元计算模型的包络结果进行构件抗弯承载力设计,可保证其配筋设计安全。因此,建议对设置L形、T形、Z形等异形截面端柱的剪力墙或截面尺寸较大的矩形端柱剪力墙,其配筋设计时补充实体单元计算模型进行包络设计,以考虑端柱截面形状特征对墙肢配筋计算结果的影响。同时考虑到截面不规则性对构件受力的不利影响,实际工程设计时建议适当提高此类构件的设计富余度[2]。

2.4 剪力墙外包钢板

对于所有剪支墙和核心筒墙体采用外包钢板和角钢的做法,通过外包钢板的做法对墙体进行补强,提高其竖向承载力及水平荷载。粘贴钢板前,按设计规格间距放线在粘贴面上,然后将钢板加工成型。用角磨机将加工好的钢板打磨粗糙。提前将钢板锚栓安装部位钻好孔。钢板粘贴固化后,委托有资质的检测单位对钢板粘贴质量进行检测并出具检测报告。最后,再对钢板表面施工防腐及防锈保护层。钢板表面防护层施工前,先对钢板进行除锈处理,然后悬挂钢丝网,用喷涂机喷洒水泥砂浆。

2.5 剪力墙厚度与配筋

合理控制剪力墙的厚度以及配筋能够进一步提升整体应用效果。在剪力墙结构厚度设计的过程中,要根据建筑抗震需求以及相关规范中的要求进行合理设计。但是部分规定在面对多层或是高层建筑结构设计的时候并不能完全适用。如果建筑结构对于空间有一定的要求而不能设计外纵墙、翼墙等,则墙体的厚度需要达到320mm的最低值,同时进行合理计算和分析,保证墙肢轴压比满足工程的实际需求。对于墙体配筋率的设计应当遵循我国相关规范中各项条款所规定的内容,如《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中明确规定,如果抗震的等级为123级,那么在剪力墙结构设计的过程中,其墙体的配筋率不得低于0.25%,加强部位的配筋率应在0.3%及以上。此外,设计人员在进行配筋的过程中需要根据剪力墙的压力进行合理计算,并且以结果为基础适当增加钢筋的用量,以满足剪力墙结构的建设需求,但需要考虑到剪力墙本身的形状和厚度,如果盲目增加钢筋的用量,会导致墙体自重过大。

2.6 高层框架剪力墙结构抗震技术

抗震设防高烈度地区整体结构在水平地震作用下的层间位移角是结构抗震设计中的一项关键控制指标。对侧移变形曲线特征为弯曲型的剪力墙结构,为满足多遇地震作用下结构弹性层间位移角的规范限值要求,通常会采取在建筑周边距离中性轴较远端墙体上增设端柱的方式,来增大结构平面的抗弯惯性矩,提高整体结构抗侧效率。

2.6.1 结构的变形协调

剪力墙与框架均属于独立的抗侧力结构,两者在变形性质等方面存在差异,在使用过程中可能会出现局部单独变形的情况。从位移量的角度看,普遍具有上部剪力墙的位移大于下部剪力墙位移的特点,而随着位移量达到某限定值时,将影响框架结构顶部与剪力墙的使用状态,如以剪切型曲线形式发生的变形。因此,设计高层框架剪力墙结构时,必须高度重视框架和剪力墙的变形协调性,在框架和剪力墙结构中寻求平衡点,协调好框架与剪力墙的受力变形关系。

2.6.2 机构控制

随着建筑剪力墙数量的增加和刚度的提升,会对框架剪力墙结构的承载性能造成影响,较为直接的表现是在一定程度上削弱了框架剪力墙结构的形态控制力度。针对此特点,在高层框架剪力墙结构抗震设计中,宜通过计算在框架剪力墙结构合适的部位设置适量的塑性铰装置。在该配置方式下,若高层建筑使用期间受到地震能量的冲击作用,框架剪力墙结构可进行耗能,减小外部能量对建筑结构稳定性所造成的不良影响。

2.6.3 设置钢筋混凝土剪力墙板

受地震能量的冲击作用,高层建筑的结构稳定状态受到影响,可能有侧向过度位移的情况。为保证结构的稳定性,设置适量钢筋混凝土剪力板构件,通过此类装置的应用,规避框架剪力墙结构剪力滞后的问题,切实提高结构的刚度。此时,当建筑受到地震能量冲击作用后,高层框架剪力墙结构几乎无侧向位移,整体仍维持原状。

2.6.4 控制剪力墙的数量

在高层框架剪力墙结构的组成中,随着剪力墙数量的增加,其刚度与体积也相应变大,会对高层建筑结构自振周期造成影响(变小),若建筑遇到地震能量的冲击,更易受到破坏,存在严重的危害。针对此问题,在高层框架剪力墙的设计中,需要控制好剪力墙的数量。具体而言,要在满足结构正常使用的基础上控制剪力墙的数量及刚度,使其稳定在许可范围内。此时,适量的剪力墙可以发挥出应有的作用,连同框架结构共同受力,为高层建筑结构提供安全层面的保障。

2.7 大墙肢处理

剪力墙结构本身具有一定的延伸性,在设计的过程中需要考虑这一特性对墙体整体承载力、安全稳定性以及耐久性的影响。为了有效降低负面影响,在设计的过程中如果使用到较长的剪力墙,那么需要先保证这部分墙体自身的承载力能够满足工程的实际需求。同时,为了提高墙体的整体承载力,设计人员可以考虑将剪力墙结构划分为数量众多的独立墙段。如果使用较短的剪力墙,那么就需要通过配筋的合理设计来提高墙体的整体承载力和强度。而为了保证剪力墙结构的整体质量,施工前需要对剪力墙进行开洞,并在施工完成后再将洞口砌填。

3 结语

剪力墙施工技术在建筑工程中得到广泛应用,可以有效满足建筑的空间使用需求,改善建筑整体性能,增强美观性和实用性,因此受到人们的广泛欢迎。在施工作业当中,应该明确具体的工艺要求,严格遵循规范标准,提高施工质量和效率。在做好结构计算和布置的同时,要明确模板施工、钢筋施工和混凝土施工的要点及质量控制措施。同时,通过免抹灰技术和大开间施工技术等,满足不同情况下的施工需求,真正发挥剪力墙的功能优势,提高建筑工程的综合效益。

猜你喜欢
剪力墙钢板承载力
高邮市水环境承载力分析
双钢板与锁定钢板在复杂肱骨近端骨折治疗中的疗效比较
探讨拉森钢板桩在市政工程基坑支护中的应用
民用建筑结构设计中短肢剪力墙技术应用
剪力墙结构设计应用浅析
内置加劲环T型管节点抗冲击承载力计算
超大断面隧道初期支护承载力学特性及形变研究
听说你低估了一辆车的承载力
SA—387Gr11C12钢板(6=88mm)厚压裂原因分析
骨折手术的钢板 可以不拆吗