高层建筑地下核心筒—剪力墙结构施工质量以及加固措施

【关键词】高层建筑；地下核心筒；剪力墙结构；施工质量；加固措施 

　　某高层建筑为四十层钢筋混凝土框架和地下层的核心筒-剪力墙结构工程，具有7级抗震防御功能，其中剪力墙结构抗震等级为二级。该建筑占地面积大，跨度大，地下双核心筒集中布置，且其主要的抗侧力构件为剪力墙结构。 

　　1.1 质量问题 

　　该高层建筑地下层具有混凝土等级为 C50的核心筒剪力墙设计，在进行混凝土浇筑施工后，中途须测温，当内外温差相等时开始拆模，拆模时间应依照规范规定的。在拆模的过程中，发现主楼地下层核心筒-剪力墙的出现多种质量问题，如大面积蜂窝状筒体表面、部分露筋以及墙体裂缝等，尤其在墙体转角暗柱，门洞暗柱、暗梁筋密集区以下，质量问题更显著。 这些质量问题明显不符合建筑工程质量检测评定标准，且各项指标均超标，给整体结构的承载力造成极大影响。 

　　除此之外，目前我国剪力墙结构分析和设计的商业化软件，主要采用有限元方法；而分散于各地的有关高层建筑地下核心筒-剪力墙的构造措施，则大多是借鉴普通剪力墙的相关规定，试验依据很少，且设计人员操作不便。 

　　1.2 工程检测 

　　这些质量问题若不及时处理，将给该建筑工程带来各种安全隐患。为了更好地处理问题，可以通过对筒体混凝土全面回弹或抽芯检测，查出混凝土结构的实际强度，从而分析出问题的根本所在。而依据回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T23-29），其最大强度换算值为 49MPa，且检测结果数据过于离散，使其不适用于地下层；故选用抽芯法检测，一般可在剪力墙体进行抽芯取样调查，共选60处，其中北筒30处，南筒30处，经过区域强度评价检测单位进行换算检测结果，该双核心筒混凝土最大换算强度为65MPa，最小换算强度为 20MPa，强度变化过大，而不符合设计要求。 

　　1.3原因分析 

　　由于高层建筑结构功能和体系日趋多样化，建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂，这就给高层建筑结构分析和设计提出了更高的要求，高效、准确地对高层结构进行内力分析，做到既满足结构的功能要求，又能实现经济效益的最大化，已成为结构工程师设计高层建筑结构时亟待解决的重要课题。 依据工程的实际施工情况，通过对该高层建筑的质量问题进行分析，发现其产生的原因主要源于以下三个方面：一是人员因素，施工现场的管理人员组织管理水平较差，而工作人员素质相对较低，没有经过专业的施工培训，仅凭不足的经验进行施工，使得施工效果达不到专业水准。二是在施工过程中，未形成健全的质量监管体系，使很多技术措施得不到落实，且很多工序无记录、无交底。尤其是进行核心筒-剪力墙的混凝土浇筑时，使用的技术措施有误，使得一次浇筑或超高，或未设溜槽、串筒，或振捣不足，而产生混凝土的离析、蜂窝或开裂现象。三是施工过程中的设备及其管理不足，出现浇筑间断，施工缝没处理，输送泵堵管，维修不及时，振动器材质量不稳定且数量不足等现象。 

　　二、高层建筑地下核心筒-剪力墙结构补强与加固措施 

　　在发现质量问题后，承包施工单位会委托设计单位对该质量事故进行分析，并提出相应的加固补强处理方案，以确保其承载能力能满足安全及使用要求。一般设计单位主要根据混凝土的刚度、延性、轴压比、配筋率和密实度等五个量来分析建筑物及地下层结构位移变化，混凝土承载能力，结构变位和配筋情况，进而制定相应的结构补强方案，并给出加固措施，因此在进行核心筒剪力墙设计的过程中就应做好前期补强处理。当底层在风和地震荷载作用下，层作用力与层间位移角均较小，而整体结构因各楼层刚度不变，且得建筑物位移几乎不受影响时，只是施工时所引起的局部质量问题，无须整体结构补强，只须对局部进行补强处理和加固；若建筑物整层刚度变化大，且位移影响较大时则需要进行整体结构补强。 

　　2.1 设计过程中的结构补强处理 

　　在设计的过程中要针对核心筒-剪力墙的结构特征，提前做好超限应对措施；如核心筒剪力墙四角附加型钢暗柱，可解决由于首层层高较大，使得剪力墙端部应力集中的问题，并提高剪力墙的承载能力和抗变形能力；钢管混凝土叠合柱及钢管混凝土组合柱有卓越的承载能力和变形能力，还可弥补钢管混凝土柱的防腐和防火材料造价较高及时效性方面的缺陷等。在进行钢管混凝土组合柱的梁柱节点设计时，应设置水平加强环和竖向短加劲肋补强后，使钢管在节点区是连续的，保证节点的刚性不受影响，满足“强节点弱构件”的要求。 

　　2.2 缺陷部位补强处理 

　　针对该高层建筑所存在的质量问题，主要有蜂窝或麻面、孔洞、裂缝和露筋，须对这些缺陷部位进行补强处理。其中对于蜂窝，可先凿除墙面浮浆、浮石，而麻面须用钢丝刷清理墙面浮浆，洗刷干净并润湿后，再用1：2 水泥沙浆抹压平整即可。对于孔洞的处理稍微复杂一些，主要是凿除孔洞处不密实的混凝土和突出部分至无空隙；为避免死角，一般要凿成斜形，在洗净润湿（约4小时）后，刷一道水泥浆，再浇灌水灰比为0.5以下的C50 微膨胀细石混凝土，浇灌应做到超高超宽，即用小振捣棒仔细振捣密实，拆模后凿除多余混凝土。对于裂缝，也须先清洗墙基面的污垢，再用改性环氧化学灌浆液进行封闭补强。至于露筋，须先清除其上的混凝土残渣、浮浆、浮石，再用钢丝刷除锈。 

　　2.3整体结构加固措施 

　　由于本建筑混凝土强度等级不同程度低于设计要求，故需进行加固处理。不同于一般的核心筒-剪力墙，南、北双核心筒-剪力墙所采取的加固措施，是结合实测混凝土缺陷处及强度较弱处情况，将筒体剪力墙凿成多条竖向的强度等级为C50微膨胀混凝土加强带，其凿断面洗净并润湿12h后，刷一道水泥浆，再将混凝土振捣密实，最后于层顶处设一道加强暗圈梁，以形成整体加强；当然还要做好加固后的清洗除垢工作，最后还要对加固部位做定期维护，并通知质检，以确保强度合适。 

　　2.4施工要求 

　　在该高层建筑核心筒-剪力墙结构补强与加固过程中应注意以下几点要求：一是按照国家标准以及建筑安装工程质量检测评定标准划分所有缺陷定义，并分别采取相应的补强措施；二是已锈钢筋经除锈或绑条焊加强后方可投入使用；三是为修补部位混凝土及砂浆应做好养护，以确保强度；四是缺陷补强及加强带位置范围，放线后要经有关单位核实后方可凿打；五是在缺陷补强时，待凿除浮浆浮石除锈清刷工作完成后，应通知质检；六是不能用大锤撞打混凝土凿打，以免损伤边缘混凝土或打断钢筋。 

　　2.5 效果分析 

　　按照上述要求进行补强加固后，经反复计算审核与新补混凝土强度超声一回弹综合法检测和新旧混凝土结合面超声法检测，发现该高层建筑的层间及顶点位移满足规范的限值要求；筒体剪力墙的轴压比、延性、配筋均满足设计要求，剪压比也控制在规范范围内；筒体，承载力亦满足使用要求。修补好后，该核心筒-剪力墙混凝土内部密实度情况较好，无明显缺陷 ，且新、旧混凝土结合正常。 

　　三、结语 

　　综上所述，通常地下层双核心筒-剪力墙是一个轴压比较小的构件，且地下层承担的水平力由地面向下逐渐衰减，地下室剪力墙抗震等级可以降低，其质量问题不需作整体加固补强措施，只需对缺陷部位进行局部加固补强，即可满足结构抗震承载力要求. 

　　[1]李芳.高层建筑短肢剪力墙-核心筒结构合理刚度优化设计研究[M].武汉理工大学硕士论文，2006. 

　　[2]朱敬东.高层建筑地下核心筒结构施工质量问题分析与加固处理[J].建筑技术，2009，15-170. 

　　[3]谢高鸿. 高层建筑地下核心筒-剪力墙结构施工质量问题分析与加固处理[J].中国新科技新产品，1008-0422（2008）11-0158-03.