剪力墙爆模处理方案（精选3篇）
7号楼一层拆模后经砼质量检查，在②轴交D轴，16轴交D--C轴的1/3,17轴交B--A轴的1/3处剪力墙柱出现爆模和胀模现象。经现场逐一检查和实际测量查找其原因如下：
共性原因属于砼浇筑时泵管固定不牢，泵管出楼面模板开洞较小，泵管运动产生的动力推动了模板，导致模板位移。在17轴交B--A轴1/3处表现为标高—0,05M至＋0.5M的范围内爆模，砼突出墙面达100MM。在16轴交D--C轴的1/3标高—0.05至1.0M范围内剪力墙为胀模，突出墙面20MM，加上局部轴线位移10MM（属允许偏差范围），表现为轴线偏移30MM的假象。在②轴交D轴的剪力墙，在标高—0,05处向内侧斜偏10MM（属允许偏差范围），加上地下室外墙迎水面应扩30MM的防水保护层厚度，假象为轴线位移40MM，实际均在允许偏差范围之内。为了保证工程精品，不让假象继续误解，对以上问题作出如下处理方案：
1，针对②轴交D轴的斜向偏位问题，将砼表面清洗干净，凿毛面层，用高于砼一个级别的水泥砂浆进行两次成活抹平，并湿水养护。
2，16轴交D--C轴的1/3处在标高—0.05至1.0M宽1.7M范围内，将砼表面清洁凿毛，100MM×100MM间距钉水泥钉或者用直径6MM钢筋植筋支模，用高于砼一个级别的水
泥砂浆或者细石混凝土浇筑，水泥砂浆则需三次成活抹平，湿水养护。
3，对于17轴交B--A轴1/3处纯爆模，凿除多余砼后，冲洗干净表面和清理干净活动的块体，用纯水泥浆打底，再用高于砼一个级别的水泥砂浆修复抹平。
4，以上问题处理前后均需业主和监理工程师检查验收并做好记录存档。
武汉新宇建设集团金川东王府项目部
在建筑物中, 剪力墙的主要作用是承担竖向荷载和抵抗水平荷载。竖向荷载主要是指建筑物本身重力对其所带来的内荷载, 而水平荷载主要是指风荷载和地震作用对其带来的影响。如何对剪力墙的承载能力进行加强并保证其结构的牢固呢?剪力墙在承担竖向荷载方面, 主要是承担建筑物本身的重量, 在建筑设计中可按照材料力学原理进行;而在水平荷载方面对剪力墙进行加固、保证其结构的安全在设计中是比较复杂的, 其中牵涉到剪力墙的内部承受力度和位移的计算。因此, 文章着重对如何加固剪力墙的内力和位移计算进行讨论。
1 剪力墙的分类及受力特点
在建筑初期, 为了使剪力墙结构具有合理的受力性能, 在计算结构时, 经常需要在剪力墙上开一些结构洞。而通过研究和实验表明, 剪力墙上存在的结构洞的大小、位置及形状决定着剪力墙的变形状态和受力性能。剪力墙根据其受力性能的差异又可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢性剪力墙和壁式框架结构等不同类型。而类型不同的剪力墙在研究设计其受力特性时, 计算方法和计算简图也不一样。对于不同类型的剪力墙, 在计算其内力和位移时应采用与其相对应的计算方法。
1.1 整体剪力墙
在处理剪力墙上开有一定数量的结构洞时, 结构洞口的面积不应超过墙体面积的15%, 且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时, 则可以忽略洞口对墙体的影响, 我们把这种墙体称为整体剪力墙 (或称为悬臂剪力墙) 。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁, 截面变形后仍符合平面假定, 因而截面承受力可按材料力学公式进行计算。
1.2 小开口整体剪力墙
在水平荷载作用下, 当洞口面积超过墙体面积的15%时, 通过结构洞口的正面承受力的分布将不成一条直线, 而是分散到了洞口两侧的部分横截面上, 这就说明整个墙体或者局部墙体已出现弯曲变形。对于这类剪力墙截面上的正应力分布略偏离了直线分布的规律, 变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力, 当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时, 其截面变形仍接近于整体截面剪力墙, 这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。当局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15%时, 则可以认为剪力墙截面变形程度大体上仍符合平面假定, 且大部分楼层上墙肢没有出现反弯点。其内力和变形仍可按材料力学方法来计算, 然后适当进行修正。
1.3 联肢、双肢和多肢剪力墙
在极个别或者少数层内, 墙肢出现反弯点的, 但墙肢的线刚度比同列两孔间形成的连梁的线刚度大的多, 每根连梁中设有反弯点, 且各墙肢弯曲作用是比较突出的。这种剪力墙可当成由连梁把墙肢连结起来的结构体系, 我们称之为连肢剪力墙。而其中, 仅由一列连梁把两个墙肢连结起来的称为双肢剪力墙;由两列以上的连梁把三个以上的墙肢连结起来的称为多肢剪力墙。
1.4 壁式框架结构
对于壁式框架, 实质是介于剪力墙和框架之间的一种过渡形式, 它的变形已很接近剪切型。只不过壁柱和壁梁都较宽, 因而在梁柱交接区形成不产生变形的刚域。当剪力墙的洞口尺寸较大, 而墙肢宽度较小, 连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度时, 剪力墙的受力性能已接近于框架, 这种剪力墙称为壁式框架。
将每一楼层处的连系梁简化为均匀连续分布的连杆;忽略连系梁的轴向变形, 即假定两墙肢在同一标高处的水平位移相等;假定两墙肢在同一标高处的转角和曲率相等, 即常说的变形曲线相同;假定各连系梁的反弯点都在该连系梁的中间点;假设双肢墙的层高h、惯性矩、截面积、连系梁的截面积和惯性矩等参数, 沿墙高度方向均为常数。
2 各类剪力墙内力与位移计算要点
随着剪力墙结构的类型和结构洞大小的差异, 在计算方法和计算简图上也存在区别。对于整体墙和小开口墙的计算方法则按照其材料的力学公式进行计算, 即对整体墙不做修正, 对小开口整体墙进行修正。至于其他类型的剪力墙, 则按照其承载力度和变形状态的结构体系进行合理计算。
2.1 整体剪力墙
根据整体剪力墙在水平荷载作用下的变形特征, 如在其截面变形后仍然符合平面假定, 则可视为以整体性的悬臂弯曲杆件, 并用材料学中悬臂梁的内力和变形的基本公式对其进行计算。
对剪力墙的内力计算和对剪力墙进行计算时, 对于整体墙的内力计算, 可用悬臂式构件将其下端固定, 保持其上端自由, 并用材料学公式计算其任意截面的弯矩和剪力, 使其总的水平荷载可以按照各片剪力墙的等效抗弯程度进行分配, 最后再对单片剪力墙进行计算。将剪力墙的等效抗弯刚度, 也就是按照顶点位移相等的原则, 将墙的弯曲、剪切和轴向变形之后的顶点位置, 折算成一个只考虑弯曲变形的等效竖向悬臂杆的刚度。
对剪力墙的位移计算, 在建筑工程中, 由于整个剪力墙的截面高度比较大, 所以在对剪力墙进行位移计算时应考虑剪切变形对位移的影响。同时, 还要考虑开结构洞时洞口对位移的增大影响。如对整体墙的墙顶端处的侧向位移, 则同样可以用材料力学公式对其进行计算。
2.2 小开口整体剪力墙
小开口墙是指结构洞面积超过墙体面积的15%, 但洞口却很小的剪力墙, 并且门窗洞口沿竖向的成列布置。实验证明, 小开口剪力墙在水平荷载作用下的受力性能接近整体剪力墙, 其截面在受力后基本保持平面, 正应力分布也大体保持直线分布, 且各墙肢中仅有少量的局部弯矩。在整体上, 剪力墙仍类似于竖向悬臂杆件。依然可用材料力学公式对其进行计内力计算和侧移计算, 并对其进行修正, 以达到计算目的。可将整个小开口剪力墙作为一个悬臂杆件, 按材料力学公式算出标高z处的总弯矩、总剪力和基底剪力。总弯矩可以分为两部分:一是整体产生弯曲的总弯矩 (占总弯矩的85%) ;二是局部产生弯曲的总弯矩 (占15%) 。
对于框架结构和全剪力墙结构的比较可发现, 框架结构运用能够获得较大空间的房屋, 并对房间的整体布局上比较灵活。但框架结构也存在弱点, 主要表现在其侧刚度较小, 侧移较大, 而剪力墙结构则刚好与之相反。因此, 在建筑中, 两种结构体系的交互使用恰好对两者进行取长补短, 既能获得大小房间布局上的灵活性, 又弥补了两者在结构安全上存在的不足, 是一种适合层数较多的高层建筑的建筑结构体系。
对于地震区建筑来说, 框架-剪力墙结构具有两道抗震防线, 即剪力墙与框架。剪力墙结构由于其本身的功能特性决定其在布置位置方面会受到限制, 位置计算得不到位, 往往不可避免地会造成刚心、质心不重合, 从而产生偏心扭矩等现象, 同时其侧向刚度偏小, 房屋建造高度受到限制。
2.3 剪力墙结构洞的表现方式
为了使剪力墙结构具有合理的受力性能, 在结构计算时, 往往需要在剪力墙中开一些结构洞。主要表现在以下几种情况:
1) 墙肢截面高度较大时, 为了提高剪力墙的延性, 防止剪切破坏, 充分利用墙体的钢筋。可以通过开设结构洞将长墙分成长度较小、较均匀的连肢墙或整体墙。
2) 在门窗洞位置, 为了防止连梁超筋, 使剪力墙结构具有合理的刚度和良好的抗震耗能性能, 结构计算时门窗位置洞口的大小可能超过门窗尺寸。对结构洞的处理, 以往是在主体混凝土结构浇筑完毕后, 再用砌块填充。这种做法存在一些不足: (1) 砌筑的工作量大, 施工复杂。影响结构的施工周期; (2) 后砌的砌块与混凝土结构的交接面由于材料性质的不同, 容易产生裂缝。
3 剪力墙结构洞的处理方法
3.1 窗洞处结构洞的处理
在对结构进行计算时, 如果窗户处所开洞口与窗户大小一致, 结构的刚度很大, 且连梁容易超筋。所以, 洞口大小应超过窗户的大小。为了施工方便, 防止外墙立面出现明显的裂缝, 结构洞开在窗台处, 结构施工时, 事先在竖缝中安装橡胶片或薄木板厚度为1 mm左右, 宽度比墙厚小20 mm, 居墙中布置, 这样可以使竖缝的边缘被水泥浆填补, 再加上后期的装修面层, 可以保证竖缝处不产生裂纹, 从而保证建筑外观不受影响。
3.2 门洞处结构洞的处理
由于住宅门宽度一般在1 m左右, 此处连梁的跨高比很小, 在结构计算时, 若门洞口与门大小一致, 结构的刚度很大, 且连梁容易超筋。所以, 洞口大小会超过门的大小。为了保证填充后的结构与计算模型一致, 在填充混凝土两端设置竖缝。结构施工时, 事先在竖缝中安装橡胶凝片或薄木板, 厚度为1mm左右, 宽度比墙厚小20 mm, 居墙中布置。
3.3 长墙处结构洞的处理
墙肢截面高度较大时, 为了提高剪力墙结构的延性, 防止剪切破坏, 可充分利用墙体的钢筋, 可以通过开设结构洞将长墙分成长度较小、较为均匀的连肢墙或整体墙。并对结构洞用与主体一样的混凝土进行浇灌, 在浇筑时加入钢丝网, 以防开裂。而且合理设置竖缝, 使混凝土不仅仅起到填充作用, 就能保证结构的实际受力性能与结构分析模型一致, 确保结构的安全使用。
4 施工工艺特点和流程
4.1 剪力墙结构洞施工工艺特点
对剪力墙结构洞采用加气混凝土砌块填充的方法, 通过对砌块表面及砌块墙与混凝土墙接缝处的特殊处理, 使整体墙面达到抹灰后的效果, 以避免墙面的空鼓、开裂。主要施工工艺: (1) 剪力墙结构洞采用略薄于剪力墙厚度的加气混凝土砌块填充砌筑; (2) 石膏在硬化过程中, 体积有微膨胀性, 采用石膏腻子处理接缝并辅以增强材料有效控制裂缝的产生。
现浇混凝土剪力墙结构的清水混凝土施工工艺可有效的减少施工环节, 节约抹灰材料, 避免抹灰空裂, 增大使用空间, 具有明显的经济效益。但因使用要求, 约40%~60%的剪力墙上留有结构洞和窗洞, 如何使用与清水混凝土施工工艺相配套的剪力墙结构洞的处理工艺, 对发挥清水混凝土的效果及墙面粉刷质量具有关键性的影响。
4.2 结构洞填充工艺流程
对于剪力墙的填充施工工艺流程可基本分为:清水混凝土剪力墙施工一结构洞加气混凝土砌块填充墙砌筑一加气混凝土墙体抹灰一石膏腻子分层补槽一粉刷石膏精贴纤维布一白乳胶粘贴白洋布一刷白乳胶一道一满刮石膏腻子等。其施工要点如下:
1) 采用清水模板进行剪力墙施工:施工模板宜采用钢制定型大模板、木胶板、竹胶板。成型后混凝土的质量控制标准: (1) 符合普通混凝土质量标准; (2) 轴线通直、尺寸准确、棱角方正、线条顺直, 达到普通抹灰的质量标准; (3) 混凝土表面平整、洁净, 不得有蜂窝、麻面、漏筋、夹渣、粉化, 不得凹凸不平、缺棱掉角; (4) 表面无明显气泡, 仅进行涂料罩面即可达到相当于普通抹灰的质量标准; (5) 模板接缝、对拉螺栓和施工缝留设有一定的规律性, 上下楼层的连接面搭接平整, 模板接缝与施工缝处无挂浆、漏浆。
2) 结构洞加气混凝土砌块填充墙的砌筑: (1) 在对结构洞进行加气混凝土砌块砌筑时, 产品龄期应超过28 d; (2) 砌块厚度应比混凝土墙体厚度每侧小10~15 mm左右; (3) 按设计要求在结构洞两侧设墙体拉结筋; (4) 砌块砌筑前应提前2 d浇水湿润。砌筑时向砌筑面适量浇水; (5) 墙底部应砌烧结普通砖、多孔砖或普通混凝土小型砌块, 或现浇混凝土坎台, 其高度不宜低于200 mm; (6) 砌块间以及与结构洞边的砂浆要饱满, 使其粘结良好; (7) 墙体砌至接近洞顶时, 应留一定空隙, 待抹灰前再将其补砌挤紧。
3) 加气混凝土墙体抹灰:对加气混凝土墙体进行抹灰前, 先对墙体刷加气混凝土界面剂。抹灰采用底层型粉刷石膏。抹灰分两次连续施工, 在第一遍抹灰层刚进入终凝时, 随即进行第二遍抹灰层的施工, 避免出现分层现象, 抹成后要与混凝土墙体齐平, 与混凝土墙体相接处留成V型槽。石膏腻子分层补槽应注意:待抹灰层停置15 d左右, 使墙体和抹灰层收缩稳定后, 方可用石膏腻子补槽。补槽采用面层型粉刷石膏腻子, V型槽分2~3补平, 不宜太厚。
4) 粉刷石膏粘贴纤维布:V型槽补平后, 在接缝处用面层型粉刷石膏粘贴玻纤网格布, 停置15 d左右。白乳胶粘贴白洋布带应注意:待底层抹灰干燥后, 在接缝处均匀涂刷白乳胶一道, 将白洋布带绷紧粘贴于接缝处, 然后在布带表面均匀涂刷一道白乳胶。以上工艺的采用, 在某些特定程度上具有一定的经济效益和社会效益。
参考文献
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一、工程概况
某写字楼工程地点在南方沿海城市, 总建筑面积为24 300 m2。其中, 包括地上13层, 地下3层。地下室剪力墙长度较长为60 m, 混凝土强度等级为C55, 结构抗渗等级为P10。因其位于市区, 施工场地狭小。深基坑工程深度为12 m, 地下室防水等级为Ⅱ级, 于2007年9月浇筑完毕。
写字楼地下室的外墙施工是严格按照设计以及施工规范的要求进行浇筑混凝土操作的。施工季节为夏季, 所以气温较高, 最高温度为39℃, 最低温度为16℃, 且并没有对混凝土剪力墙采用特别的措施进行养护。
写字楼地下室拆模后出现裂缝情况, 且裂缝多为竖向裂缝, 长度从1~3 m不等, 地下室剪力墙裂缝的出现会影响其结构的使用。因写字楼建立在沿海城市, 土壤湿度大, 地下水位高, 所以地下室剪力墙裂缝会对防水造成影响, 影响地下室的使用。
二、地下室剪力墙裂缝的原因
根据写字楼地下室剪力墙出现的裂缝情况, 首先分析并排除了工人施工不当、原材料有问题、施工环境影响等因素。经过对影响因素的逐一分析, 最后总结出了导致裂缝出现的原因。
1. 温度
在地下室墙体完成浇筑混凝土后, 水泥硬化的时候会产生大量的水化热。而水化热积聚于混凝土内部, 无法轻易散发, 这就导致了内部的温度不断上升。而外部的混凝土能够接触外界环境, 从而使得表面散热较快。因此产生的内外温差会直接导致压力不均, 内部因热膨胀的混凝土会对外部因冷缩小的混凝土产生拉应力。当拉应力大于混凝土本身的抗拉强度后, 混凝土表面即会产生裂缝。
2. 干燥收缩
混凝土在干燥过程中失水会收缩, 混凝土表面的干燥速度是快于内部干燥速度的。当表面收缩但混凝土内部并没有同步干燥且依然保持原有体积时, 混凝土表面会因内部约束而产生拉应力。当此拉应力大于混凝土本身的抗拉强度时, 也会在混凝土表面产生裂缝。
3. 浇水养护
因为施工现场的条件限制, 加之施工时期正值夏季、室外温度较高的原因, 混凝土水分失散得很快, 所以很难保障恒温、恒湿的养护条件。浇水养护的过程是为了能够提供恒湿的养护条件, 但是受到外界以及自然原因的限制, 混凝土表面的保湿不足、温度的剧烈变化, 也会使混凝土表面变形, 继而出现裂缝。
4. 建筑物的结构
地下室外墙没有设置暗柱, 导致附墙柱距离过大。从而削弱了侧墙的刚度, 导致了裂缝的产生。
另外, 还有框架柱断面较大, 而墙板较薄的情况。框架柱是建筑物主要的传力构件, 当地基出现沉降或是基础压缩下沉的时候, 墙体会在基础的边缘处产生剪力, 导致裂缝的产生。
5. 混凝土强度
在写字楼混凝土的使用中, 因地下室外围的主楼练枪框架柱的混凝土强度与地下室剪力墙的混凝土强度等级不同, 继而导致了其水化反应的不同, 以及不同的干燥速度。这样的差别使得混凝土表面的拉应力过大, 从而产生裂缝。
6. 其他原因
除此以外, 构件在制作、运输、吊装等过程中, 因各种其他原因产生的裂缝等原因也在考虑范围之内。
三、地下室剪力墙裂缝的处理
上文已经分析了会产生裂缝的原因, 地下室剪力墙出现的裂缝, 可能会存在漏水隐患, 并且影响地下室的使用。下面我们将针对这个问题, 提供具体的裂缝处理措施。在此案例中, 可采用聚氨酯防水涂料进行处理。
对于基层的处理是要保证基层的表面平整、坚实、干净无任何污物, 然后对基层的阴角部位, 要使用聚氨酯密封胶进行倒角处理。对于细节的处理, 要保证和基层连接的所有构件、管件牢固严密, 没有松动。
细节处理完毕后, 要进行两遍涂膜。涂膜时要注意涂刷均匀, 不能出现局部沉积。要多次涂刷, 防止在涂料与基层间存在气泡。涂刷第二遍的时候, 要与第一遍方向垂直, 注意之前所提到的注意事项。干燥后, 进行下一遍的涂刷, 直到达到2.00 mm厚度为止。然后, 在进行第二次涂膜工序以及面层涂膜工序。
防水层需要进行两次试水, 在两次试水的过程中要对保护饰面层进行施工。对于防水层的验收, 应在施工时与涂刷工序同时进行, 这样才能够保证随时发现问题并且及时解决问题。现场需要有施工员及质检员的跟班检查, 在合格后方可进行下一道工序。这样的处理措施不但能够对问题进行解决, 同时还能够在一定程度上减少问题的发生。
四、地下室剪力墙裂缝的防范
对不同的地下室剪力墙裂缝原因, 会在不同的防范方面有需要注意的事项。以下仅根据本次工程出现的情况, 提出防范措施。
首先是要保证混凝土的质量。本次的裂缝原因大部分是因为混凝土原材料的问题。在选择水泥方面, 要优先选择收缩小、微膨胀性的水泥, 尽量不要采用高强度等级的水泥, 要选择水化热较低的水泥。在选择骨料方面, 应尽量选择膨胀系数小、表面清洁剂配比较良好的。加大掺合料的数量来减少水泥量, 能减小混凝土产生的裂缝。
可以选用胶合板作为模板, 保证恒温效果, 带膜养护, 拆模后, 也要注意采取一定的保温措施。地下室外墙的防水层拆除后, 要立即回填, 利用回填土来维持恒温恒湿。另外, 要随时关注天气动态, 了解气温走向, 根据天气的变化进行必要的预防措施。
最后, 建筑物在设计上的合理也非常重要。不要突破设计规范中对于建筑物设计细节上的规定。严格依据设计规范, 可以保证在施工中杜绝不必要问题的发生。当然, 也要根据不同地区的具体情况进行具体分析, 从而保证建筑物在使用功能上的完善。
五、结语
高层地下室剪力墙出现裂缝是目前建筑工程质量中的通病, 本文根据某写字楼的具体情况进行了分析总结并提供了处理方案。此方案在实行后, 较好地解决了剪力墙裂缝的问题, 提高了混凝土的耐久性。其中的理论可以应用到很多其他的实例中, 但每个工程都因其自身情况不同而有具体的处理方案。希望本文能够在日后处理地下室剪力墙裂缝问题中, 提供一些有利用价值的经验。
参考文献
[1]王井超.地下室剪力墙结构混凝土裂缝的探讨[J].门窗, 2012.
[2]周旭晖, 闫海华.某高层地下室剪力墙裂缝的分析与处理[J].工业建筑, 2005.
