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超高层建筑剪力墙偏位法研究

  • 来源:学术杂志
  • 作者: 陈鲲 何勇 张大力 黄兴
  • 发表于:2019-06-03 15:02:12
  • 点击:178

超高层剪力墙在施工中,由于钢筋的分布密集和钢筋的直径小,会产生钢筋偏位的问题,表现为剪力墙结构中钢筋的间距偏差,钢筋的排距偏差,结构保护层厚度的偏差,导致钢筋的力学性能和剪力墙结构的耐久性受到很大的影响。随着土木事业的不断快速发展和各种新型结构的出现,剪力墙结构被广泛的应用在超高层结构中。本研究以实际工程为依托,分析超高层建筑结构剪力墙钢筋偏位的原因,提出保证剪力墙中钢筋的施工工艺的方法,从而防止钢筋出现偏位,有效的保证实际工程的质量。湖南省长沙市保利西海岸一期项目,由10栋超高层建筑组成。本研究通过分析超高层剪力墙中钢筋的作用和钢筋的位置,得出钢筋出现偏位的具体原因,在此基础上提出防止钢筋出现偏位的方法,为本项目的设计和施工提供技术指导。

1剪力墙中钢筋的作用及布置

1.1钢筋的作用

在超高层建筑结构剪力墙中,所配置的钢筋种类众多,每种钢筋所起的作用差别很大。所以深入了解不同钢筋所起的作用是进行剪力墙结构的设计和施工的基础,在此基础上施工人员对不同类型的钢筋进行合理的布置。超高层剪力墙结构的钢筋根据类型不同,具体可分为三类:1)水平分布钢筋。剪力墙结构的剪力是由此类钢筋来承受,因此有效的配备水平分布钢筋,可以防止结构中出现斜裂缝。另一方面,水平分布钢筋的合理布置可以防止结构的脆性破坏。因此,水平分布钢筋的合理配备能有效的增强剪力墙结构的抗剪能力。2)竖向分布钢筋。剪力墙结构的弯矩是由此类钢筋来承受,因此有效的配备竖向分布钢筋可以防止结构中出现水平裂缝。竖向分布钢筋的间距和数量的合理布置能有效的增强剪力墙结构的抗弯能力。3)暗柱钢筋。暗柱钢筋大部分布置于剪力墙结构的端部,其不仅承受着剪力墙结构的弯矩,而且对结构混凝土起着约束作用,保证剪力墙结构的稳定性,提高其延性。

1.2钢筋的布置

不同位置的钢筋在剪力墙结构中起的作用有很大不同,不同钢筋在空间上的布置,以及不同位置的钢筋的相互作用关系会对结构的性能产生很大的影响。合理的配置钢筋的正确位置,才能确保剪力墙结构的顺利施工。1)水平分布钢筋。一般情况下,按照水平方向双排布置。与竖向分布钢筋交错时,竖向钢筋布置在内,水平钢筋布置在外。以便抵抗剪力墙结构产生的温度应力,防止混凝土的开裂。此种布置方式特别适合墙体长且薄的剪力墙。2)竖向分布钢筋。在水平分布钢筋的内侧设置竖向钢筋,遇到暗梁时,竖向钢筋应当采用连续形式穿过暗梁。在此位置处,竖向钢筋应布置在暗梁纵向钢筋的内侧,并且布置为双层。当剪力墙墙体较薄时,竖向钢筋可布置在外侧。暗梁的纵向分布钢筋与竖向分布钢筋之间必须布置拉结钢筋,从而加强对竖向分布钢筋的约束作用。3)连梁与暗梁钢筋。根据规范要求,连梁处的纵向钢筋须布置在结构的最内侧,分布在水平钢筋和竖向钢筋的内侧。

2柱钢筋偏位的分析与处理

2.1柱主钢筋偏位分析

1)设计原因:剪力墙结构施工图中缺少节点的大样图,节点的细部构造不清楚,导致施工的不确定性。例如在保护层厚度的施工中,一般板和墙是15mm,而梁和柱是25mm,但是缺少相互关系的说明,在剪力墙中柱与梁的施工发生冲突。如当墙钢筋要求包柱钢筋时,由于水平钢筋与柱纵向钢筋同位,所以不能向外布置,发生冲突。当较多的采用暗柱和暗梁来提高结构内的空间效果时,最外侧的纵向钢筋间距较小,则相应的暗柱和梁的力学性能会被削弱。墙体的水平钢筋与竖向钢筋由于暗柱的影响无法形成绑扎,故会造成钢筋的偏位。2)施工原因:施工人员施工不准确,马虎处理,没有考虑到钢筋的位置和受力情况,仅仅只保证了钢筋的数量和型号符合要求;施工的时间间隔太小,主钢筋受到影响而产生偏位。

2.2柱主钢筋偏位治理方法

1)做好施工的技术交底工作,按照相应的原则调节好相应的构造,例如强柱弱梁、强剪弱弯、强化节点,从而确定好钢筋绑扎的顺序。首先连接剪力墙的框架柱与暗柱的纵向主钢筋,然后进行箍筋的连接,见图1。2)确保暗柱纵向钢筋处于正确的位置,然后将暗梁钢筋端部向内弯折。确保框架梁和柱的纵向钢筋具有足够的锚固长度,使墙钢筋包柱钢筋,柱钢筋包梁钢筋,而梁钢筋内收入柱的交接处处于有墙筋包柱的状态。3)采用小于柱标准直径2mm的限位箍贴来牢固绑扎梁与柱的钢筋,从而加强柱主钢筋的定位。由此解决柱和梁板与墙节点的钢筋出现的偏位。另一方面可以保证上层柱钢筋的绑扎要求与骨架的宽度。4)根据1∶6的比例要求进行柱钢筋的顺弯,不在柱筋根部冷弯,防止柱钢筋的偏位。特殊情况下,如果长度不够,应当先挖掉一部分混凝土,然后再按1∶6的比例进行顺弯。5)在进行混凝土的浇筑时,必须有相应的旁站施工员进行监督。施工后的钢筋不能被施工人员进行摇晃,禁止使用振动棒振动钢筋来下料。

3剪力墙钢筋偏位分析与处理

3.1剪力墙钢筋偏位分析

在超高层剪力墙结构中,结构中的竖向钢筋一般会穿过暗梁的主筋,主筋起到保护墙体的作用。钢筋偏位的原因一般分为两类:1)由于设计原因出现的不可避免的偏位,如暗梁主筋保护层的厚度为25mm,加上剪力墙保护层厚度,剪力墙的保护层厚度应大于50mm。但是绑扎过程如果不到位,保护层的厚度可达到60mm甚至更多。2)施工过程中不满足施工规范和钢筋间间距的要求,没有保护好相应的支撑。由此会使剪力墙竖向钢筋压边线,从而导致保护层厚度过大或过小。本研究提出以下方案来提高剪力墙的刚度和延性。

3.2剪力墙钢筋偏位的治理方法

1)根据规范要求和相应的施工经验,将剪力墙水平钢筋的位置进行调整,使其分布在竖向钢筋处,但不得改变剪力墙的截面尺寸和剪力墙的配筋率。2)在保证剪力墙暗柱纵向钢筋位置的前提下,将暗梁处柱钢筋端部局部弯折内收。3)在剪力墙底部高度40cm~60cm的范围之内,增加相应的钢筋网片,避免因保护层厚度过厚而产生裂缝。4)在剪力墙中暗柱的节点处进行绑扎时,进行柱的箍筋节点关键区域的绑扎,随后进行保护层垫块的绑扎,接着进行剪力墙竖向钢筋的连接,最后进行水平钢筋的绑扎,包裹暗柱纵向钢筋。水平筋也要在暗梁部位认真绑扎,将保护层垫块绑扎好,进行模板的安装。模板安装加固后,将柱的纵向钢筋和墙的竖向钢筋进行定位加固,最后进行混凝土的浇筑,见图2。

3.3控制钢筋安装施工工艺

1)控制钢筋施工过程中所产生的位移。凿开墙根的混凝土,对钢筋的位移进行检查,若出现偏位则需进行相应的纠正。当偏位不大于40mm时,采用1∶6的比例进行弯折搭接。当偏位不小于40mm时,增加垫板进行焊接,焊缝的长度需满足相应的规范规定。对墙根的混凝土进行凿毛,除去混凝土上的松散砂和石子,使得坚实石子外露1/3、内含2/3,最后用水洗净凿毛部位。2)设置水平钢筋定位架。首先将竖向钢筋和水平钢筋定位架同搭接钢筋进行绑扎定位,将水平钢筋定位架的间距设定为4000mm,若不满4000mm,则在墙的两头各放置一个(如图3所示)。随后按照竖向钢筋定位架的位置绑扎剩下的纵向和横向钢筋,水平钢筋定位架位置处代替此处的竖向钢筋,此处不绑扎其他竖向筋。水平钢筋定位架的作用为避免水平钢筋产生偏位,保证墙体的厚度和保护层的厚度。水平钢筋定位架示意图如图4所示。3)设置竖向钢筋定位支架。在剪力墙基础部位的墙体布置钢筋时,钢筋端部须用水平通筋进行加固,在钢筋的上端用竖向钢筋定位架将竖向钢筋进行定位加固,随后每层竖向钢筋绑完后应按照相同的原则进行竖向钢筋定位架的安装加固,避免竖向钢筋发生偏位。等到顶板混凝土浇完后,将钢筋调整好,此时可以拆下竖向钢筋定位架。竖向钢筋定位架须按照剪力墙的截面尺寸和钢筋尺寸材料的设计要求制作,见图5。4)划水平钢筋之间的间隔距离,对钢筋进行绑扎。在竖向钢筋上标记好水平钢筋的位置,然后按照水平钢筋定位架的位置和水平钢筋标记的位置绑扎纵向和横向的钢筋。完成绑扎以后,使绑扎丝的方向朝向混凝土。绑扎钢筋时,应该遵循逐点绑扎的原则,在两层网点钢筋之间,高卡位撑筋(“S”筋),其水平间距600mm,以固定剪力墙双层网片筋相对位置并保证钢筋的混凝土保护层厚度,如图6所示。5)使用塑料卡对剪力墙中钢筋保护层的厚度进行控制。保证钢筋尺寸的统一规范,并且将保护层允许的偏差控制在规定的范围内。将塑料卡卡在竖筋上,其间距为1000mm。水平和竖向钢筋定位架、“S”筋和塑料卡的作用是保证保护层厚度。6)在剪力墙钢筋绑扎的时候,在剪力墙中梅花式设置双F卡钢筋(见图7),然后利用模板的加固对钢筋进行定位。

4结语

超高层建筑剪力墙中钢筋的施工是一个备受关注的难点问题和重要环节,钢筋施工技术的好坏会对整个工程的质量造成很大的影响,决定着整个建筑结构质量的优劣。本研究以分析超高层建筑剪力墙的钢筋位置和作用为基础,从施工和设计方面分析得出超高层剪力墙钢筋偏位产生的原因,进一步提出防止超高层建筑剪力中钢筋偏位的施工方法,为实际工程提供相应的技术指导。

作者单位:中国建筑第五工程局有限公司


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