高层建筑混凝土剪力墙构件加固施工技术

高层建筑混凝土剪力墙构件加固施工技术

韩锋

宁夏宝丰能源工程公司  宁夏 银川  750000

摘要：高层建筑是缓解建筑用地资源紧张的主要途径之一，但是高层建筑的结构稳定性和牢固性一直是人们所关心的热点。对建筑剪力墙结构构件进行加固是提升建筑安全稳定性的一种经济性途径。本文针对目前使用的建筑加固技术存在的缺陷，提出了一种加固施工技术。经过对比，该项技术能够提高构件的可承受载荷极限值，改善了构件加固施工质量，达到了更佳的构件加固效果。

关键词：高层建筑;混凝土剪力墙;构件加固;施工技术;受力分析;

随着社会经济水平和科技水平的不断提升，建筑行业获得了进一步发展，各类施工技术在实际工程建设中也得到更加广泛的应用。框架剪力墙结构的应用能够在保证建筑工程质量的基础上将原有的复杂施工流程进行简化，对于延长建筑工程的实际使用年限也有着重要意义。

1 剪力墙构件加固施工

1.1 混凝土剪力墙构件受力分析模型

为使用较少的加固材料达到预期的剪力墙构件加固效果，首先建立构件的受力分析模型。通过钻芯取样的方式确定加固范围，对待加固的构件进行受力分析。使用ETABS有限元分析软件，建立剪力墙构件的模拟单元。根据建筑设计参数定义构件的混凝土材料强度以及构件基本信息。首先建立高层建筑P的整体三维模型，根据构件类型，使用软件中的板单元、梁单元设计含有6自由度的基础构件。对于板、梁之间的连接，使用铰接节点辅助连接。

为了保证剪力墙构件使用的混凝土材料强度达到设计标准，避免构件混

构件还会受到其他接触构件的压力，在构件单轴受压前期，压力未超过最大极限值，构件混凝土结构未出现损伤。当压力超过混凝土最大压力值时，混凝土受压产生应力形变，出现损伤。

1.2 施工环节初始状态相互影响分析

本研究采用置换法对混凝土剪力墙进行加固处理。置换加固过程中，各个使用环节的初始状态对下一环节构件受力会产生影响，分析影响程度，保持剪力墙构件的受力平衡。加固作业中及加固完成后构件承载力状态，构件所处受力区域、受力中心的位移都会导致剪力墙受到的压应力差异。

从加固过程中应保持混凝土剪力墙构件受力平衡的角度着手，分析加固施工当前环节对下一环节初始状态的影响。若构件置换加固施工结构构件空间体积为Vg,在建筑有限元模型中，该构件的等效节点载荷量为Lg。未对剪力墙构件进行加固或前一施工环节中，构件的初始应力可以由上文中的模型计算。若设定当前施工环节的初始应力为fc0,对应的应变矩阵为Ac0,建立构件置换加固初始受力平衡关系如下：

∫VgAc0Tfc0dVg=Lg  当对构件置换加固时，施加的外力会直接增加构件的节点载荷，改变上述受力平衡方程。根据建筑有限元模型，使用修正牛顿法对施加的外力载荷进行矢量迭代分析。当置换拆除原有构件混凝土时，构件的额定应变矩阵变形增大。为使得构件仍达到受力平衡条件，应增加外部施加载荷。

剪力墙构件置换施工的受力情况还受到构件相邻结构传递的应力影响。由于加固置换层的应力大于其相邻层，因此在置换中构件应力先增大后减小。拆除原有构件，整体剪力墙受力载荷向上层结构转移，墙体载荷量增大。加固浇筑的混凝土干结后，新加固构件接受上层结构转移的载荷，维持剪力墙构件整体应变平稳。

剪力墙构件的应力重分布过程还与混凝土材料浇筑的先后顺序以及混凝土材料的弹性模量相关。加固时，置换加固较早的构件会提前受力，并且其受压载荷相对更大。剪力墙构件拆除坡口处会出现应力集中现象，增加此处周围结构的压应力。加固施工结束后，压应力会相比集中值有大幅度下降，提高构件受力的均衡性，增加结构的整体稳定性。

构件加固的判断标准是混凝土样芯的材料强度是否符合设计标准。

1.3 剪力墙构件加固过程

考虑到高层建筑整体稳定性、受力载荷转移情况以及加固混凝土的干结速度，剪力墙构件置换加固需要分批次完成。对于本次研究的建筑项目P采用从低层向高层的顺序完成混凝土构件置换。本次置换剪力墙构件的长度最大值为500mm, 置换构件时应该优先对空间分布对称的构件进行分批次置换，以维持墙体稳定。

根据上文对剪力墙构件的受力分析，计算原有构件的载荷。使用方木、钢管等支顶将原有构件载荷转移至卸荷件上。卸荷件的间隔距离为600mm, 对于上层楼板的顶升力不能大于原有构件受到的压应力。

拆除原有剪力墙构件后，及时清理作业空间的混凝土残渣，同时对混凝土接触面进行清洁。在拆除构件过程中会对构件内部植筋造成损伤，应在浇筑混凝土前检测植筋的拉伸、弯曲情况，及时采取措施进行更新替换。按照建筑设计图纸，在剪力墙构件原有位置架设浇筑模板。采用微膨胀混凝土作为填入材料，浇筑高度应高出新旧构件连接面80～100mm。实时监测浇筑过程，待新浇筑的混凝土强度达到设计要求后，拆除模板并进行下一组构件加固处理。重复上述过程对所有待加固的构件进行置换加固，完成对建筑剪力墙构件的加固处理。

2施工技术试验研究

上文针对建筑项目P中强度不达标的剪力墙加固提出了一种置换加固施工技术，现随机在建筑P中选择10个待加固处理的剪力墙构件对该施工技术的应用效果进行试验。将构件随机均分为两组，分别应用本文技术与增大截面技术进行加固施工。从加固后剪力墙构件在极限载荷条件下的受压承载力富余比和变形位移两个角度，对比加固施工技术效果。

置换加固后，构件应力最大位置(轴压比为0.55)处的构件承压富余比高于63%。在轴压比为0.35的位置，构件承压富余比高于76%。与增大截面加固技术相比，置换加固后构件的承压富余比更高，改善了加固施工质量。

使用两种技术加固后，剪力墙构件的载荷变形位移统计结果如下图3所示。

随着剪力墙构件载荷的增加，使用增大截面技术加固的构件变形位移逐渐增大，并且其加固后的构件极限载荷值为15.4kN/m2。而使用置换加固技术的构件变形位移量相对较小，最大值仅为31.2mm, 可承受极限载荷值为33.3kN/m2。相比较增大截面技术加固的构件，使用本文技术加固的构件承载力和抗压变形能力提升，加固质量更佳。

根据以上的施工技术应用试验结果，本文所提出的高层建筑混凝土剪力墙构件加固施工技术在对项目P进行施工时，可以提升构件的结构稳定性，并且增加了墙体构件的抗变形能力。

3 结语

当前高层建筑混凝土剪力墙构件加固主要采用增大截面面积的方式，没有从根本上解决构件抗压能力下降的问题，导致构件的加固质量较差，载荷承载力较低。为提升构件的加固质量，研究高层建筑混凝土剪力墙构件加固施工技术。 分析施工环节初始状态受力的相互影响，计算构件的受力平衡条件；分批次从低层向高层完成混凝土构件置换，利用卸荷件辅助支撑；构建剪力墙构件受力平衡模型，计算卸荷件的支撑强度，实现剪力墙构件加固施工。加固效果测试结果表明，应用所研究的技术加固构件可承受极限载荷值为33.3kN/m2,提高了加固质量。

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