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某剪力墻高層住宅施工過程中剪力墻偏移變形檢測鑒定
齊常軍 楊玨 金立贊
（國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心/中冶建筑研究總院(上海)有限公司200433）
（國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心/中冶建筑研究總院(上海)有限公司200433）
[摘要] 本文對某剪力墻高層住宅在施工期間部分剪力墻墻體因施工原因產(chǎn)生的偏移和變形進(jìn)行了檢測，對剪力墻偏移變形前后的內(nèi)力變化進(jìn)行了比較分析，對剪力墻偏移變形對主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件自身的影響進(jìn)行了分析。
[關(guān)鍵詞] 高層剪力墻結(jié)構(gòu)；剪力墻偏移變形；內(nèi)力變化分析
[關(guān)鍵詞] 高層剪力墻結(jié)構(gòu)；剪力墻偏移變形；內(nèi)力變化分析
Inspects, supervises and appraises displacement and deformation of shear walls
in high-rise caused during construction period
Qi changjun Yang jue Jin lizan
（East China Branch of Central Research Institute of Building and Construction Co., Ltd., MCC Group 200433）
Abstract:This article carries out inspection and supervision to displacement and deformation of shear walls in highrise caused by construction reasons during construction period, compares and analyzes difference of internal forces of shear wall before and after displacement and deformation, analyzes influence to main structure and members caused by displacement and deformation of shear wall .
Key Words: shear wall structure of high-rise, displacement and deformation of shear wall, analysis to difference of internal forces
1. 工程概況
某在建高層住宅，為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用鋼筋混凝土墻下筏板基礎(chǔ)，房屋設(shè)計(jì)為地下2層，地上18層，機(jī)房二層，地上主體建筑總高度為52.2m。地下室為住宅附屬儲藏室，地上部分為住宅樓。房屋平面布置參見圖1。
房屋于2012年9月開工建設(shè)，至2013年5月施工至十層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)已施工完成部分剪力墻結(jié)構(gòu)存在明顯施工偏差，已澆筑完畢豎向構(gòu)件出現(xiàn)垂直度、平整度不符合規(guī)范要求等現(xiàn)象，部分構(gòu)件存在扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002(2011修訂版)第8章現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)分項(xiàng)工程8.3節(jié)尺寸偏差中表8.3.2-1中內(nèi)容，對現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)拆模后的尺寸偏差的要求，剪力墻軸線位置規(guī)范允許偏差為5mm；當(dāng)層高小于等于5m時，剪力墻垂直度規(guī)范允許偏差為8mm，當(dāng)層高大于5m時，剪力墻垂直度規(guī)范允許偏差為10mm。經(jīng)現(xiàn)場施工單位初步測量，已澆筑完剪力墻的軸線偏差數(shù)值和垂直度數(shù)值超過規(guī)范允許值，部分剪力墻偏差數(shù)值與規(guī)范允許值相差較大，對房屋的建筑功能使用、結(jié)構(gòu)的受力性能和整體安全性存在一定的影響，故，停止施工進(jìn)行處理。
2. 檢測重點(diǎn)內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)場初步測量的實(shí)際數(shù)據(jù)，經(jīng)與業(yè)主方、管理方、監(jiān)理方和設(shè)計(jì)方多方溝通，確定本次檢測工作的主要內(nèi)容，除了常規(guī)鑒定評估檢測項(xiàng)目所需的必要的測量、測試檢查之外，重點(diǎn)檢測工作內(nèi)容是調(diào)查、了解房屋設(shè)計(jì)、施工等的相關(guān)資料和過程，對資料進(jìn)行分析和判斷，分析出現(xiàn)此種工程質(zhì)量事故的原因。重點(diǎn)檢測工作內(nèi)容是根據(jù)測量控制線復(fù)核各層軸線定位尺寸，為后續(xù)上層結(jié)構(gòu)施工提供依據(jù)。重點(diǎn)檢測工作內(nèi)容是對負(fù)二層至八層施工完畢的剪力墻構(gòu)件進(jìn)行定位偏差、垂直度以及平整度測量，以確定剪力墻的變形偏移方向和程度。
對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，依照實(shí)測結(jié)構(gòu)構(gòu)件狀態(tài)，按未來使用條件進(jìn)行有限元計(jì)算分析，并對典型構(gòu)件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，根據(jù)綜合分析結(jié)果提出現(xiàn)有結(jié)構(gòu)安全鑒定結(jié)論，并給出相應(yīng)的加固處理意見。
3. 剪力墻變形偏移檢測方法
結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，采用全站儀、經(jīng)緯儀、激光測距儀、紅外激光水平儀和鋼尺、靠尺等儀器設(shè)備對剪力墻進(jìn)行變形、偏移測量。
Abstract:This article carries out inspection and supervision to displacement and deformation of shear walls in highrise caused by construction reasons during construction period, compares and analyzes difference of internal forces of shear wall before and after displacement and deformation, analyzes influence to main structure and members caused by displacement and deformation of shear wall .
Key Words: shear wall structure of high-rise, displacement and deformation of shear wall, analysis to difference of internal forces
1. 工程概況
某在建高層住宅，為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用鋼筋混凝土墻下筏板基礎(chǔ)，房屋設(shè)計(jì)為地下2層，地上18層，機(jī)房二層，地上主體建筑總高度為52.2m。地下室為住宅附屬儲藏室，地上部分為住宅樓。房屋平面布置參見圖1。
房屋于2012年9月開工建設(shè)，至2013年5月施工至十層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)已施工完成部分剪力墻結(jié)構(gòu)存在明顯施工偏差，已澆筑完畢豎向構(gòu)件出現(xiàn)垂直度、平整度不符合規(guī)范要求等現(xiàn)象，部分構(gòu)件存在扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002(2011修訂版)第8章現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)分項(xiàng)工程8.3節(jié)尺寸偏差中表8.3.2-1中內(nèi)容，對現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)拆模后的尺寸偏差的要求，剪力墻軸線位置規(guī)范允許偏差為5mm；當(dāng)層高小于等于5m時，剪力墻垂直度規(guī)范允許偏差為8mm，當(dāng)層高大于5m時，剪力墻垂直度規(guī)范允許偏差為10mm。經(jīng)現(xiàn)場施工單位初步測量，已澆筑完剪力墻的軸線偏差數(shù)值和垂直度數(shù)值超過規(guī)范允許值，部分剪力墻偏差數(shù)值與規(guī)范允許值相差較大，對房屋的建筑功能使用、結(jié)構(gòu)的受力性能和整體安全性存在一定的影響，故，停止施工進(jìn)行處理。
2. 檢測重點(diǎn)內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)場初步測量的實(shí)際數(shù)據(jù)，經(jīng)與業(yè)主方、管理方、監(jiān)理方和設(shè)計(jì)方多方溝通，確定本次檢測工作的主要內(nèi)容，除了常規(guī)鑒定評估檢測項(xiàng)目所需的必要的測量、測試檢查之外，重點(diǎn)檢測工作內(nèi)容是調(diào)查、了解房屋設(shè)計(jì)、施工等的相關(guān)資料和過程，對資料進(jìn)行分析和判斷，分析出現(xiàn)此種工程質(zhì)量事故的原因。重點(diǎn)檢測工作內(nèi)容是根據(jù)測量控制線復(fù)核各層軸線定位尺寸，為后續(xù)上層結(jié)構(gòu)施工提供依據(jù)。重點(diǎn)檢測工作內(nèi)容是對負(fù)二層至八層施工完畢的剪力墻構(gòu)件進(jìn)行定位偏差、垂直度以及平整度測量，以確定剪力墻的變形偏移方向和程度。
對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，依照實(shí)測結(jié)構(gòu)構(gòu)件狀態(tài)，按未來使用條件進(jìn)行有限元計(jì)算分析，并對典型構(gòu)件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，根據(jù)綜合分析結(jié)果提出現(xiàn)有結(jié)構(gòu)安全鑒定結(jié)論，并給出相應(yīng)的加固處理意見。
3. 剪力墻變形偏移檢測方法
結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，采用全站儀、經(jīng)緯儀、激光測距儀、紅外激光水平儀和鋼尺、靠尺等儀器設(shè)備對剪力墻進(jìn)行變形、偏移測量。
現(xiàn)場采用全站儀、垂直儀根據(jù)底層的兩縱一橫控制線布設(shè)和復(fù)核了各層測量控制線和主要軸線，確保現(xiàn)場測量測試的基準(zhǔn)線是正確的。
根據(jù)現(xiàn)場測量控制網(wǎng)，布設(shè)待測剪力墻構(gòu)件的軸線，把待測剪力墻構(gòu)件軸線向一側(cè)平移一定距離，利用紅外激光水平儀布設(shè)一個穿過該條平移軸線的鉛垂面，利用鋼尺分別測量待測剪力墻表面至該鉛垂面的垂直距離并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場待測剪力墻實(shí)際布置和長度選擇剪力墻兩端或者兩端和中點(diǎn)作為測量點(diǎn)，分別測量每一點(diǎn)處頂部、中部、底部到偏移軸線鉛垂面的垂直距離并記錄原始數(shù)據(jù)。
現(xiàn)場實(shí)測原始數(shù)據(jù)與軸線偏移值之差的絕對值即為測量點(diǎn)各部位的偏移值，最終形成變形偏移數(shù)據(jù)成果時，規(guī)定向X軸、Y軸正向偏移為正值，向X軸、Y軸負(fù)向偏移為負(fù)值。
對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析即可判斷被測剪力墻相對原設(shè)計(jì)軸線水平偏移方向和偏移程度，并且也可知被測剪力墻豎向傾斜、彎曲的方向和程度。
根據(jù)現(xiàn)場測量控制網(wǎng)，布設(shè)待測剪力墻構(gòu)件的軸線，把待測剪力墻構(gòu)件軸線向一側(cè)平移一定距離，利用紅外激光水平儀布設(shè)一個穿過該條平移軸線的鉛垂面，利用鋼尺分別測量待測剪力墻表面至該鉛垂面的垂直距離并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場待測剪力墻實(shí)際布置和長度選擇剪力墻兩端或者兩端和中點(diǎn)作為測量點(diǎn)，分別測量每一點(diǎn)處頂部、中部、底部到偏移軸線鉛垂面的垂直距離并記錄原始數(shù)據(jù)。
現(xiàn)場實(shí)測原始數(shù)據(jù)與軸線偏移值之差的絕對值即為測量點(diǎn)各部位的偏移值，最終形成變形偏移數(shù)據(jù)成果時，規(guī)定向X軸、Y軸正向偏移為正值，向X軸、Y軸負(fù)向偏移為負(fù)值。
對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析即可判斷被測剪力墻相對原設(shè)計(jì)軸線水平偏移方向和偏移程度，并且也可知被測剪力墻豎向傾斜、彎曲的方向和程度。
4. 現(xiàn)場檢測情況
4.1 設(shè)計(jì)、施工程序
經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查了解，該項(xiàng)目建筑、結(jié)構(gòu)等各專業(yè)圖紙資料完整，開工手續(xù)完備，地基驗(yàn)槽和施工過程中的隱蔽工程驗(yàn)收資料齊全，按照要求進(jìn)行了施工過程中的沉降觀測記錄，結(jié)構(gòu)施工中主要材料鋼筋和混凝土均按要求留樣送檢，并取得了合格的檢測報告，施工程序符合相關(guān)規(guī)范要求。
經(jīng)了解，施工過程中由于施工隊(duì)伍技術(shù)水平參差不齊，部分施工隊(duì)伍墻體模板施工時未按要求設(shè)置斜撐和水平撐，未設(shè)置縱橫向掃地桿，并且模板拼縫處未加設(shè)背楞木方，導(dǎo)致剪力墻在澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生變形偏移。
4.2 現(xiàn)場復(fù)核測量
現(xiàn)場采用全站儀、垂直儀根據(jù)底層的兩縱一橫控制線復(fù)核了各層的測量控制線和軸線，經(jīng)復(fù)核測量測繪，房屋上部各層測量控制線基本與底層測量控制線一致，部分樓層測量控制線與底層測量控制線稍有偏差，測量最大平移偏差為3mm。
現(xiàn)場采用激光測距儀和鋼尺根據(jù)各層的測量控制線對各層的軸線尺寸進(jìn)行了復(fù)核，經(jīng)復(fù)核測量，房屋各層軸線與原設(shè)計(jì)圖紙基本一致。房屋為現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，主要承重構(gòu)件為現(xiàn)澆混凝土剪力墻、連梁和現(xiàn)澆板，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測主要受力構(gòu)件布置和截面尺寸與設(shè)計(jì)圖紙基本一致，剪力墻雖有變形偏移，但剪力墻厚度除局部脹模外基本與設(shè)計(jì)一致。
經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，構(gòu)件混凝土強(qiáng)度和構(gòu)件鋼筋配置均與原設(shè)計(jì)一致，混凝土保護(hù)層厚度在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。
4.1 設(shè)計(jì)、施工程序
經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查了解，該項(xiàng)目建筑、結(jié)構(gòu)等各專業(yè)圖紙資料完整，開工手續(xù)完備，地基驗(yàn)槽和施工過程中的隱蔽工程驗(yàn)收資料齊全，按照要求進(jìn)行了施工過程中的沉降觀測記錄，結(jié)構(gòu)施工中主要材料鋼筋和混凝土均按要求留樣送檢，并取得了合格的檢測報告，施工程序符合相關(guān)規(guī)范要求。
經(jīng)了解，施工過程中由于施工隊(duì)伍技術(shù)水平參差不齊，部分施工隊(duì)伍墻體模板施工時未按要求設(shè)置斜撐和水平撐，未設(shè)置縱橫向掃地桿，并且模板拼縫處未加設(shè)背楞木方，導(dǎo)致剪力墻在澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生變形偏移。
4.2 現(xiàn)場復(fù)核測量
現(xiàn)場采用全站儀、垂直儀根據(jù)底層的兩縱一橫控制線復(fù)核了各層的測量控制線和軸線，經(jīng)復(fù)核測量測繪，房屋上部各層測量控制線基本與底層測量控制線一致，部分樓層測量控制線與底層測量控制線稍有偏差，測量最大平移偏差為3mm。
現(xiàn)場采用激光測距儀和鋼尺根據(jù)各層的測量控制線對各層的軸線尺寸進(jìn)行了復(fù)核，經(jīng)復(fù)核測量，房屋各層軸線與原設(shè)計(jì)圖紙基本一致。房屋為現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，主要承重構(gòu)件為現(xiàn)澆混凝土剪力墻、連梁和現(xiàn)澆板，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測主要受力構(gòu)件布置和截面尺寸與設(shè)計(jì)圖紙基本一致，剪力墻雖有變形偏移，但剪力墻厚度除局部脹模外基本與設(shè)計(jì)一致。
經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，構(gòu)件混凝土強(qiáng)度和構(gòu)件鋼筋配置均與原設(shè)計(jì)一致，混凝土保護(hù)層厚度在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。
4.3 剪力墻變形偏移測量
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，底部一層、二層剪力墻普遍變形偏移較大，對一層、二層具備檢查、測量條件的剪力墻構(gòu)件全數(shù)進(jìn)行檢查、測量，對負(fù)二層、負(fù)一層和三層至八層?xùn)|西兩端及中部樓梯、電梯位置偏移、傾斜變形較大的剪力墻構(gòu)件全數(shù)進(jìn)行檢查、測量。
經(jīng)現(xiàn)場檢查測量，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，發(fā)現(xiàn)每堵剪力墻構(gòu)件實(shí)測的幾組數(shù)據(jù)，每一個測量點(diǎn)的上中下三個數(shù)據(jù)基本都不相同，并且沒有規(guī)律性，這表明該堵剪力墻在該處豎向存在不同程度的傾斜、彎曲或翹曲；每堵剪力墻各測量點(diǎn)在同一高度的測量數(shù)據(jù)基本都不相同，并且沒有規(guī)律性，這表明該堵剪力墻在平面上存在偏移、扭轉(zhuǎn)或彎曲。剪力墻變形偏移數(shù)據(jù)測量結(jié)果樣式見圖2。
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，底部一層、二層剪力墻普遍變形偏移較大，對一層、二層具備檢查、測量條件的剪力墻構(gòu)件全數(shù)進(jìn)行檢查、測量，對負(fù)二層、負(fù)一層和三層至八層?xùn)|西兩端及中部樓梯、電梯位置偏移、傾斜變形較大的剪力墻構(gòu)件全數(shù)進(jìn)行檢查、測量。
經(jīng)現(xiàn)場檢查測量，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，發(fā)現(xiàn)每堵剪力墻構(gòu)件實(shí)測的幾組數(shù)據(jù)，每一個測量點(diǎn)的上中下三個數(shù)據(jù)基本都不相同，并且沒有規(guī)律性，這表明該堵剪力墻在該處豎向存在不同程度的傾斜、彎曲或翹曲；每堵剪力墻各測量點(diǎn)在同一高度的測量數(shù)據(jù)基本都不相同，并且沒有規(guī)律性，這表明該堵剪力墻在平面上存在偏移、扭轉(zhuǎn)或彎曲。剪力墻變形偏移數(shù)據(jù)測量結(jié)果樣式見圖2。
經(jīng)現(xiàn)場檢查測量，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，該項(xiàng)目共測得943組樣本數(shù)據(jù)，其中剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移小于15mm的數(shù)據(jù)所占
百分比為63.9%，剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移在20±5mm的數(shù)據(jù)所占百分比為25.2%，剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移在35±10mm的數(shù)據(jù)所占百分比為9.9%，剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移大于45mm的數(shù)據(jù)所占百分比為1.0%。各樓層檢測數(shù)據(jù)分布詳見表1。
5. 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析
根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙資料和現(xiàn)場檢查檢測結(jié)果，按照現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程對該建筑上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體驗(yàn)算分析和構(gòu)件復(fù)核驗(yàn)算。計(jì)算軟件采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列軟件和ETABS軟件進(jìn)行有限元對比分析和驗(yàn)算。
5.1結(jié)構(gòu)計(jì)算條件
該高層住宅樓結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用鋼筋混凝土墻下筏板基礎(chǔ)，房屋設(shè)計(jì)為地下2層，地上18層，機(jī)房二層，地上主體建筑總高度為52.2m。建模驗(yàn)算時混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋規(guī)格、各層恒活荷載均按原設(shè)計(jì)條件進(jìn)行設(shè)置。
復(fù)核驗(yàn)算時，采用有限元分析軟件ETABS進(jìn)行計(jì)算分析，有限元軟件建模時分別考慮了兩種情況進(jìn)行計(jì)算，第一種情況是按照構(gòu)件未偏移、變形、扭曲的情況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，并與原設(shè)計(jì)PKPM計(jì)算結(jié)果進(jìn)行初步比較；第二種情況考慮了構(gòu)件的偏移、變形、扭曲等實(shí)際狀況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，并且對比分析了兩種情況下偏移變形構(gòu)件的內(nèi)力數(shù)據(jù)，并且采用PKPM軟件鋼筋混凝土基本構(gòu)件截面計(jì)算模塊中的剪力墻截面承載力計(jì)算對典型變形偏移剪力墻構(gòu)件進(jìn)行承載力復(fù)核。
5.2 整體驗(yàn)算分析
按照構(gòu)件未偏移、變形、扭曲的情況分別采用ETABS有限元軟件和PKPM軟件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算和對比。對兩種驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，兩種計(jì)算軟件主要計(jì)算結(jié)果、控制參數(shù)基本一致。
采用ETABS有限元軟件分別按照構(gòu)件未偏移、變形、扭曲的情況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算和考慮構(gòu)件的偏移、變形、扭曲等實(shí)際狀況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，分別從剪力墻軸力、剪力墻平面內(nèi)外剪力、剪力墻平面內(nèi)外彎矩等方面進(jìn)行對比分析，兩種情況下偏移變形構(gòu)件的內(nèi)力數(shù)據(jù)對比分析結(jié)果如下。
剪力墻構(gòu)件軸力：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，計(jì)算的構(gòu)件軸力整體變化不大，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件中約90%的構(gòu)件計(jì)算軸力與原設(shè)計(jì)相比變化幅度在±8%左右，僅10%的構(gòu)件軸力變化幅度大于±8%，實(shí)際最大值為原設(shè)計(jì)軸力的1.25倍，實(shí)際最小值為原設(shè)計(jì)軸力的0.84。
剪力墻構(gòu)件平面內(nèi)剪力：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件中約85%的構(gòu)件計(jì)算平面內(nèi)剪力與原設(shè)計(jì)相比變化幅度在0.64~3.2倍之間，僅15%的構(gòu)件平面內(nèi)剪力變化幅度較大，實(shí)際最大值為原設(shè)計(jì)剪力的30.87倍，實(shí)際最小值為原設(shè)計(jì)剪力的0.01。
剪力墻構(gòu)件平面內(nèi)彎矩：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件中約85%的構(gòu)件計(jì)算平面內(nèi)彎。
百分比為63.9%，剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移在20±5mm的數(shù)據(jù)所占百分比為25.2%，剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移在35±10mm的數(shù)據(jù)所占百分比為9.9%，剪力墻中心線相對于原設(shè)計(jì)軸線偏移大于45mm的數(shù)據(jù)所占百分比為1.0%。各樓層檢測數(shù)據(jù)分布詳見表1。
5. 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析
根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙資料和現(xiàn)場檢查檢測結(jié)果，按照現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程對該建筑上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體驗(yàn)算分析和構(gòu)件復(fù)核驗(yàn)算。計(jì)算軟件采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列軟件和ETABS軟件進(jìn)行有限元對比分析和驗(yàn)算。
5.1結(jié)構(gòu)計(jì)算條件
該高層住宅樓結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用鋼筋混凝土墻下筏板基礎(chǔ)，房屋設(shè)計(jì)為地下2層，地上18層，機(jī)房二層，地上主體建筑總高度為52.2m。建模驗(yàn)算時混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋規(guī)格、各層恒活荷載均按原設(shè)計(jì)條件進(jìn)行設(shè)置。
復(fù)核驗(yàn)算時，采用有限元分析軟件ETABS進(jìn)行計(jì)算分析，有限元軟件建模時分別考慮了兩種情況進(jìn)行計(jì)算，第一種情況是按照構(gòu)件未偏移、變形、扭曲的情況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，并與原設(shè)計(jì)PKPM計(jì)算結(jié)果進(jìn)行初步比較；第二種情況考慮了構(gòu)件的偏移、變形、扭曲等實(shí)際狀況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，并且對比分析了兩種情況下偏移變形構(gòu)件的內(nèi)力數(shù)據(jù)，并且采用PKPM軟件鋼筋混凝土基本構(gòu)件截面計(jì)算模塊中的剪力墻截面承載力計(jì)算對典型變形偏移剪力墻構(gòu)件進(jìn)行承載力復(fù)核。
5.2 整體驗(yàn)算分析
按照構(gòu)件未偏移、變形、扭曲的情況分別采用ETABS有限元軟件和PKPM軟件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算和對比。對兩種驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，兩種計(jì)算軟件主要計(jì)算結(jié)果、控制參數(shù)基本一致。
采用ETABS有限元軟件分別按照構(gòu)件未偏移、變形、扭曲的情況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算和考慮構(gòu)件的偏移、變形、扭曲等實(shí)際狀況進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，分別從剪力墻軸力、剪力墻平面內(nèi)外剪力、剪力墻平面內(nèi)外彎矩等方面進(jìn)行對比分析，兩種情況下偏移變形構(gòu)件的內(nèi)力數(shù)據(jù)對比分析結(jié)果如下。
剪力墻構(gòu)件軸力：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，計(jì)算的構(gòu)件軸力整體變化不大，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件中約90%的構(gòu)件計(jì)算軸力與原設(shè)計(jì)相比變化幅度在±8%左右，僅10%的構(gòu)件軸力變化幅度大于±8%，實(shí)際最大值為原設(shè)計(jì)軸力的1.25倍，實(shí)際最小值為原設(shè)計(jì)軸力的0.84。
剪力墻構(gòu)件平面內(nèi)剪力：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件中約85%的構(gòu)件計(jì)算平面內(nèi)剪力與原設(shè)計(jì)相比變化幅度在0.64~3.2倍之間，僅15%的構(gòu)件平面內(nèi)剪力變化幅度較大，實(shí)際最大值為原設(shè)計(jì)剪力的30.87倍，實(shí)際最小值為原設(shè)計(jì)剪力的0.01。
剪力墻構(gòu)件平面內(nèi)彎矩：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件中約85%的構(gòu)件計(jì)算平面內(nèi)彎。
矩與原設(shè)計(jì)相比變化幅度在0.6~10.85倍之間，僅15%的構(gòu)件平面內(nèi)彎矩變化幅度較大，實(shí)際最大值為原設(shè)計(jì)彎矩的14.49倍，實(shí)際最小值為原設(shè)計(jì)彎矩的0.15。
剪力墻構(gòu)件平面外剪力：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件計(jì)算的構(gòu)件平面外剪力增幅變化較大，增減變化幅度比較分散，總體上平面外剪力均有不同程度的增加。雖然增幅變化很大，但是增加的數(shù)值絕對值相對較小，最大數(shù)值為33.21kN。
剪力墻構(gòu)件平面外彎矩：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件計(jì)算的構(gòu)件平面外彎矩增幅變化較大，增減變化幅度比較分散，總體上平面外彎矩均有不同程度的增加。雖然增幅變化很大，但是增加的數(shù)值絕對值相對較小，最大數(shù)值為27.96 kN·m。
建模計(jì)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形，經(jīng)驗(yàn)算分析，房屋整體結(jié)構(gòu)的彈性變形滿足規(guī)范要求。計(jì)算結(jié)果部分構(gòu)件的內(nèi)力對比數(shù)據(jù)見圖3。
5.3 典型構(gòu)件承載力驗(yàn)算分析
采用PKPM軟件鋼筋混凝土基本構(gòu)件截面計(jì)算模塊中的剪力墻截面承載力計(jì)算對典型變形偏移剪力墻構(gòu)件進(jìn)行承載力復(fù)核。
根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果，對典型剪力墻構(gòu)件在變形、偏移情況下產(chǎn)生的實(shí)際的軸力、平面內(nèi)剪力和彎矩和平面外剪力和彎矩的共同作用下進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，經(jīng)復(fù)核驗(yàn)算，剪力墻及邊緣構(gòu)件的承載能力滿足規(guī)范要求。
6. 結(jié)論及建議
綜上所述，由于偏移、變形后剪力墻產(chǎn)生了平面外的剪力和彎矩，特別是對建筑物四角的剪力墻和無兩端翼墻或端柱的剪力墻影響較大，可認(rèn)為此部分剪力墻構(gòu)件在平面外荷載的作用下為偏心受壓構(gòu)件，剪力墻構(gòu)件一側(cè)縱向鋼筋最小配筋率應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.5.1條的要求。經(jīng)復(fù)核，地下兩層剪力墻豎向鋼筋總的配筋率為0.616%，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對單側(cè)受拉鋼筋最小配筋率的要求。經(jīng)復(fù)核一層至八層剪力墻豎向鋼筋總的配筋率為0.251%，上述重點(diǎn)部位和薄弱部位豎向鋼筋配筋率偏低，不滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對單側(cè)受拉鋼筋最小配筋率的要求，建議進(jìn)行加固處理。
剪力墻構(gòu)件平面外剪力：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件計(jì)算的構(gòu)件平面外剪力增幅變化較大，增減變化幅度比較分散，總體上平面外剪力均有不同程度的增加。雖然增幅變化很大，但是增加的數(shù)值絕對值相對較小，最大數(shù)值為33.21kN。
剪力墻構(gòu)件平面外彎矩：復(fù)核驗(yàn)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形之后，與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比，檢測樣本復(fù)核驗(yàn)算構(gòu)件計(jì)算的構(gòu)件平面外彎矩增幅變化較大，增減變化幅度比較分散，總體上平面外彎矩均有不同程度的增加。雖然增幅變化很大，但是增加的數(shù)值絕對值相對較小，最大數(shù)值為27.96 kN·m。
建模計(jì)算時考慮構(gòu)件的偏移、變形，經(jīng)驗(yàn)算分析，房屋整體結(jié)構(gòu)的彈性變形滿足規(guī)范要求。計(jì)算結(jié)果部分構(gòu)件的內(nèi)力對比數(shù)據(jù)見圖3。
5.3 典型構(gòu)件承載力驗(yàn)算分析
采用PKPM軟件鋼筋混凝土基本構(gòu)件截面計(jì)算模塊中的剪力墻截面承載力計(jì)算對典型變形偏移剪力墻構(gòu)件進(jìn)行承載力復(fù)核。
根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果，對典型剪力墻構(gòu)件在變形、偏移情況下產(chǎn)生的實(shí)際的軸力、平面內(nèi)剪力和彎矩和平面外剪力和彎矩的共同作用下進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，經(jīng)復(fù)核驗(yàn)算，剪力墻及邊緣構(gòu)件的承載能力滿足規(guī)范要求。
6. 結(jié)論及建議
綜上所述，由于偏移、變形后剪力墻產(chǎn)生了平面外的剪力和彎矩，特別是對建筑物四角的剪力墻和無兩端翼墻或端柱的剪力墻影響較大，可認(rèn)為此部分剪力墻構(gòu)件在平面外荷載的作用下為偏心受壓構(gòu)件，剪力墻構(gòu)件一側(cè)縱向鋼筋最小配筋率應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.5.1條的要求。經(jīng)復(fù)核，地下兩層剪力墻豎向鋼筋總的配筋率為0.616%，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對單側(cè)受拉鋼筋最小配筋率的要求。經(jīng)復(fù)核一層至八層剪力墻豎向鋼筋總的配筋率為0.251%，上述重點(diǎn)部位和薄弱部位豎向鋼筋配筋率偏低，不滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對單側(cè)受拉鋼筋最小配筋率的要求，建議進(jìn)行加固處理。
圖3.1 剪力墻變形偏移計(jì)算結(jié)果內(nèi)力分析
Fig.3.1 Analysis and calculation results of internal forces displacement and deformation of shear wall
圖3.2剪力墻變形偏移計(jì)算結(jié)果內(nèi)力分析
Fig.3.2 Analysis and calculation results of internal forces displacement and deformation of shear wall
薄弱部位豎向鋼筋配筋率偏低，不滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對單側(cè)受拉鋼筋最小配筋率的要求，建議進(jìn)行加固處理。
后續(xù)繼續(xù)建設(shè)時，請考慮控制線的偏差影響，并提請注意控制線的引設(shè)和軸線的布設(shè)精度。
對建筑物四角的剪力墻和無兩端翼墻或端柱的剪力墻并且偏移、變形大于15mm以上的剪力墻構(gòu)件，建議采用粘貼碳纖維或者擴(kuò)大截面修補(bǔ)平齊的方式進(jìn)行加固處理。
對偏移、變形較大的其它部位的墻體，建議根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行裝修處理，但處理原則不得減小截面尺寸和損傷受力鋼筋，對有一定彎曲的墻體采取修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)平齊。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] GB 50023-2009 建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn).北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.
[2] GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.
[3] JGJ3-2010 J186-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.
[4] GB 50204-2002(2011修訂版) 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011.
后續(xù)繼續(xù)建設(shè)時，請考慮控制線的偏差影響，并提請注意控制線的引設(shè)和軸線的布設(shè)精度。
對建筑物四角的剪力墻和無兩端翼墻或端柱的剪力墻并且偏移、變形大于15mm以上的剪力墻構(gòu)件，建議采用粘貼碳纖維或者擴(kuò)大截面修補(bǔ)平齊的方式進(jìn)行加固處理。
對偏移、變形較大的其它部位的墻體，建議根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行裝修處理，但處理原則不得減小截面尺寸和損傷受力鋼筋，對有一定彎曲的墻體采取修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)平齊。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] GB 50023-2009 建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn).北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.
[2] GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.
[3] JGJ3-2010 J186-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.
[4] GB 50204-2002(2011修訂版) 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011.
滬公網(wǎng)安備 31011002002576號