高層建筑地下核心筒-剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量問題分析與加固處理

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摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了某高層建筑地下核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)施工存在的主要質(zhì)量問題和工程質(zhì)量檢測，分析了產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因；提出合理有效的補(bǔ)強(qiáng)加固處理方案，并對其結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固處理施工及處理效果進(jìn)行了評價(jià)和總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：高層建筑；核心筒-剪力墻結(jié)構(gòu)；施工質(zhì)量問題；加固處理
　　
　　1工程概況
　　湖南某高層建筑為一幢三十二層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心簡結(jié)構(gòu)，按7度抗震設(shè)防，框架抗震等級為二級，剪力墻抗震等級為二級。該工程總建筑面積為50000m2，設(shè)三層地下室，四層裙房，總建筑高度為99.4m。地下室為停車庫，裙房為商業(yè)用房，五層以上為寫字樓。建筑物地下室平面簡圖如圖1所示。該建筑物柱網(wǎng)跨度大，雙核心簡集中布置，簡體剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件。
　　
　　2工程施工存在的主要質(zhì)量問題與質(zhì)量檢測
　　2.1主要質(zhì)量問題
　　該工程地下三層核心筒剪力墻設(shè)計(jì)混凝土等級為C50，混凝土澆筑施工后，按規(guī)范規(guī)定的拆模時(shí)間（中途進(jìn)行測溫，內(nèi)外溫差相等時(shí)）開始拆模。在拆模的過程中，發(fā)現(xiàn)筒體墻多處出現(xiàn)蜂窩、部分露筋和墻體裂縫等多種質(zhì)量問題。本次質(zhì)量問題主要發(fā)生在主樓部分的地下三層?xùn)|、西兩個(gè)核心簡體剪力墻上，在墻體轉(zhuǎn)角的暗柱、門洞暗柱、暗梁筋密集區(qū)以下。從檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：蜂窩面積較大，且露筋較多。根據(jù)建筑工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)均超過標(biāo)準(zhǔn)允許值，對整體結(jié)構(gòu)承載力造成較大影響。
　　2.2工程檢測
　　為了查清問題，及時(shí)處理，消除隱患，決定對筒體混凝土進(jìn)行全面回彈，必要時(shí)進(jìn)行抽芯，查出混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。由于《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-29）能查到的最大強(qiáng)度換算值為49MPa，且地下室因連日陰雨，墻體潮濕，故筒體（混凝土C50）回彈檢測意義不大，且數(shù)據(jù)離散性也大。最后決定采用鉆芯法對核心筒混凝土進(jìn)行檢測，以進(jìn)行區(qū)域強(qiáng)度評價(jià)。
檢測單位對核心筒剪力墻共鉆芯取樣57處，其中東筒鉆芯30處，西筒27處。檢測結(jié)果核心筒混凝土最大換算強(qiáng)度為66MPa，最小換算強(qiáng)度為21MPa，強(qiáng)度變化較大，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。東、西核心筒混凝土檢測換算強(qiáng)度區(qū)域代表強(qiáng)度分別詳見表1和表2。
　　3施工質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因分析
　　認(rèn)真分析這次施工發(fā)生重大質(zhì)量問題的原因，認(rèn)為主要如下：
　　3.1人員狀況：現(xiàn)場管理干部素質(zhì)差，組織和管理水平較差，沒有與各有關(guān)管理人員和施工操作員有效溝通。施工技術(shù)人員力量薄弱，責(zé)任不明確。工人素質(zhì)低，混凝土澆筑工未經(jīng)培訓(xùn)，沒有以往類似工程施工經(jīng)驗(yàn)。
　　3.2技術(shù)原因：未按規(guī)范施工，質(zhì)量保證體系不健全，技術(shù)措施不落實(shí)，管理人員沒有將施工方案里的技術(shù)措施向施工人員交底，工序交接沒有記錄，沒有交底。混凝土澆筑方法不對，一次澆筑超高未設(shè)溜槽或串筒，致使混凝土在澆筑時(shí)出現(xiàn)離析現(xiàn)象，混凝土澆筑時(shí)又振搗不足，致使混凝土出現(xiàn)石子與砂漿不分離，石子多的地方出現(xiàn)蜂窩、孔洞，砂漿多的地方強(qiáng)度不足，混凝土體開裂。
　　3.3設(shè)備狀況：運(yùn)送混凝土的車輛不足，致使?jié)仓r(shí)不能連續(xù)施工，施工縫又沒能進(jìn)行必要的處理；經(jīng)常出現(xiàn)混凝土輸送泵堵管，維修不及時(shí)；振動(dòng)棒等振動(dòng)器材質(zhì)量不穩(wěn)定且數(shù)量不足，振動(dòng)器材經(jīng)常壞或轉(zhuǎn)動(dòng)無力，無法使用。
　　4核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析與論證
　　甲方委托設(shè)計(jì)單位對該質(zhì)量事故進(jìn)行計(jì)算分析并提出加固補(bǔ)強(qiáng)處理方案，確保其承載能力能滿足建筑物的安全及使用要求?，F(xiàn)將計(jì)算分析過程簡述如下。
　　4.1核心筒主要是抗側(cè)力構(gòu)件，在框一剪（或框筒）結(jié)構(gòu)中剪力墻對結(jié)構(gòu)物的位移起控制作用，結(jié)構(gòu)變位取決于構(gòu)件總體剛度ECJ，設(shè)計(jì)中地下三層混凝土強(qiáng)度等級為C50，當(dāng)實(shí)際混凝土強(qiáng)度為C40時(shí)，其混凝土彈性模量EC的比值為Ec40/Ec80=3.25×104/3.45×101=0.94。在墻體截面不變（即J不變）時(shí)，墻體剛度僅降低6%，沒有引起剛度突變。從計(jì)算分析中得知，不管在風(fēng)荷載還是地震荷載作用下，底層的層作用力較小，層間位移角小于1/12000，故混凝土的E值變化對底層層間位移角也幾乎無影響。對整體結(jié)構(gòu)而言，因其它樓層剛度不變，故頂點(diǎn)位移變化很小，全樓最大層間位移變化甚微，建筑物位移受到影響很小。
　　4.2一般核心筒是個(gè)軸壓比較小的構(gòu)件，經(jīng)計(jì)算當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級在C35～C50之間變化時(shí)，本工程核心筒各墻肢軸壓比最大值為0.66～0.50范圍內(nèi)，主要承受抗側(cè)力的核心筒四周外壁軸壓比均小于0.60，混凝土的延性仍能得到保證。
　　4.3軸壓比的變化是因混凝土強(qiáng)度等級變化引起的，也就是說構(gòu)件軸壓力幾乎沒有變化。當(dāng)核心筒混凝土強(qiáng)度等級按C40計(jì)算時(shí)，該層各構(gòu)件內(nèi)力略有變化，電算分析結(jié)果顯示，柱軸壓比影響不大，柱子配筋仍按構(gòu)造要求配置；僅核心筒四周外壁墻體各段內(nèi)力在需要配筋計(jì)算的范圍內(nèi)，其余各墻肢（段）按構(gòu)造要求配筋，暗柱配筋為1.2%Ac，墻體水平筋配筋率為0.25%。本工程實(shí)際配筋暗柱多1.2%Ac，墻體水平筋配筋率為：墻厚500為0.536%，墻厚250為0.6%，墻厚200為0.565%，均遠(yuǎn)大于計(jì)算值。
　　4.4在計(jì)算分析中，并未考慮地下室外壁的剛度貢獻(xiàn)，其實(shí)地下室外壁剛度還是相當(dāng)大的，對結(jié)構(gòu)的變位帶來有利影響。本工程三層地下室埋深較大，塔樓采用大直徑人工挖孔樁，地下室側(cè)壁外回填土施工控制比較嚴(yán)格，密實(shí)度達(dá)到0.95以上，可以認(rèn)為地下室周圍有比較可靠的側(cè)限，地下室三層及大直徑樁可以祈禱固定端嵌固作用。實(shí)際上建筑物水平力進(jìn)入地面后，已逐漸衰減，地下三層水平力大大減少，地下三層的抗震等級可以降低，實(shí)際設(shè)計(jì)配筋對抵抗水平力有足夠保證。
　　綜合上述分析可知，由于施工質(zhì)量造成核心筒混凝土強(qiáng)度等級在不低于C40的情況下，不影響其承載力，結(jié)構(gòu)變位及配筋。因此，不需作整體加固補(bǔ)強(qiáng)措施，僅需對施工中出現(xiàn)的麻面、蜂窩、孔洞等導(dǎo)致混凝土等級降低太多的部位進(jìn)行局部加固補(bǔ)強(qiáng)。
　　
　　5結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)與加固處理施工
　　5.1缺陷部位補(bǔ)強(qiáng)處理
　　裂縫：清理墻基面的污垢、松散物體、刷洗干凈，用改性環(huán)氧化學(xué)灌漿液對所以裂縫進(jìn)行封閉補(bǔ)強(qiáng)。麻面：用鋼絲刷清理墻面浮漿，并沖洗干凈，充分濕潤，用1：2水泥沙漿抹壓平整。