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施工过程中剪力墙偏移变形检测

文章出处:网络????编辑:酋顺房屋鉴定所????时间:2018-12-05 14:04:27????点击:

  【摘要】 本文对某剪力墙高层住宅在施工期间部分剪力墙墙体因施工原因产生的偏移和变形进行了检测,对剪力墙偏移变形前后的内力变化进行了比较分析,对剪力墙偏移变形对主体结构及构件自身的影响进行了分析。

  计算比较分析结果表明,剪力墙偏移变形前后平面内各项内力整体变化幅度较小,平面外各项内力整体变化幅度较大。总体上剪力墙偏移变形后,平面外各项内力均有不同程度的增加,虽然部分偏移变形较大的构件平面外各项内力增幅变化较大,但是增加的数值绝对值相对较小。剪力墙构件偏移变形后,在实际的平面内和平面外各项内力的作用下,结构主体及构件的承载力满足规范要求。

 

  1.检测概述

  某目前在建高层住宅,为钢筋混凝土剪力墙结构,基础形式采用钢筋混凝土墙下筏板基础,房屋设计为地下 2层,地上 18层,机房二层,地上主体建筑总高度为52.2m。地下室为住宅附属储藏室,地上部分为住宅楼。

  房屋于 2012年 9月开工建设,至 2013年 5月施工至十层结构。经现场施工单位初步测量,已浇筑完剪力墙的轴线偏差数值和垂直度数值超过规范允许值,部分剪力墙偏差数值与规范允许值相差较大,对房屋的建筑功能使用、结构的受力性能和整体安全性存在一定的影响,目前,现场已经全面停止施工。为明确偏差对结构的安全使用及对后续施工的影响,业主方委托我站对该房屋结构进行安全检测鉴定和分析,并出具安全检测报告。

  1.1检测鉴定的范围

  本次检测鉴定的范围如下:根据业主委托要求,对负二层至八层施工完毕的剪力墙构件依照设计图纸复核现有结构轴线定位尺寸,进行定位偏差、垂直度以及平整度测量。依照实测结构构件状态,对整幢房屋按未来使用条件进行有限元计算分析,检测范围平面示意图见图1-1,房屋现状整体概貌见图1-2,房屋内部现状见图1-3。

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  1.2主要工作内容

  本次检测鉴定的主要工作内容包括:

  (1)调查、了解房屋设计、施工等的相关资料和过程,对资料进行分析和判断。

  (2)比对结构现状与原设计图纸资料,并现场核对结构轴线定位尺寸。

  (3)重点对负二层至八层施工完毕的剪力墙构件进行定位偏差、垂直度以及平整度测量。

  (4)进行鉴定评估所需的其它的测量、测试,包括构件裂损检查、材料强度测试、混凝土碳化深度检测、钢筋配置及保护层厚度检查等。

  (5)对检测数据进行处理、分析,依照实测结构构件状态,按未来使用条件进行有限元计算分析,并对典型构件进行复核验算,根据综合分析结果提出现有结构安全鉴定结论,并给出相应的加固处理意见。

  (6)出具房屋安全鉴定报告。

  1.3剪力墙偏移变形检测方法

  结合现场实际情况,采用全站仪、经纬仪、激光测距仪、红外激光水平仪和钢尺、靠尺等仪器设备对剪力墙进行变形、偏移测量。

  现场采用全站仪、垂直仪根据底层的两纵一横控制线布设和复核了各层测量控制线和主要轴线,确保现场测量测试的基准线是正确的。根据现场测量控制网,布设待测剪力墙构件的轴线,把待测剪力墙构件轴线向一侧平移一定距离,利用红外激光水平仪布设一个穿过该条平移轴线的铅垂面,利用钢尺分别测量待测剪力墙表面至该铅垂面的垂直距离并记录数据。

  根据现场待测剪力墙实际布置和长度选择剪力墙两端或者两端和中点作为测量点,分别测量每一测点处顶部、中部、底部到偏移轴线铅垂面的垂直距离并记录原始数据。

  现场实测原始数据与轴线偏移值之差的绝对值即为测量点各部位的偏移值,昀终形成偏移变形数据成果时,规定向 X轴、Y轴正向偏移为正值,向 X轴、 Y轴负向偏移为负值。

  对实测数据进行处理、分析即可判断待测剪力墙相对原设计轴线水平偏移方向和偏移程度,并且也可知待测剪力墙竖向倾斜、弯曲的方向和程度。

 

  2.房屋建筑结构概述

  通过调查了解和查阅原设计图纸资料,房屋基本情况见表4-1。房屋于 2012年9月3日开工建设,至 2013年5月8日施工至十层结构,发现结构存在明显施工偏差,已浇筑完毕竖向构件出现垂直度、平整度不符合规范要求等现象,目前,现场已经全面停止施工。

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  3.现场检测情况

  在委托方及有关方面配合下,核查了图纸资料并进行房屋建造施工情况、房屋现状情况的调查,对两幢房屋负二层至八层已经施工完毕结构部分进行了现场检查检测。

  现场采用全站仪、经纬仪、垂直仪、红外激光水平仪、手持式激光测距仪、钢尺、混凝土回弹仪、钢筋定位仪、试验试剂等仪器设备对房屋结构及构件进行了综合检查测量及检测试验,主要包括复核轴线定位尺寸、复核构件布置和构件尺寸、测量剪力墙构件的偏移、倾斜、弯曲、扭转等变形数据、构件裂损检查、材料强度测试、混凝土碳化深度检测、钢筋配置及保护层厚度检查测试。现场检测日期为 2013年5月20日~2013年5月25日、2013年8月26日。

  3.1设计、施工程序调查

  经现场调查了解,该项目建筑、结构等各专业图纸资料完整,开工手续完备,地基验槽和施工过程中的隐蔽工程验收资料齐全,按照要求进行了施工过程中的沉降观测记录,结构施工中主要材料钢筋和混凝土均按要求留样送检,并取得了合格的检测报告,施工程序符合相关规范要求。

  经了解,施工过程中由于施工队伍技术水平参差不齐,部分施工队伍墙体模板施工时未按要求设置斜撑和水平撑,未设置纵横向扫地杆,并且模板拼缝处未加设背楞木方,导致剪力墙在浇筑混凝土时产生偏移变形。

  3.2测量控制线复核

  现场采用全站仪、垂直仪根据底层两纵一横控制线复核了各层的测量控制线和轴线,经复核测量测绘,房屋上部各层测量控制线基本与底层测量控制线一致,部分楼层测量控制线与底层测量控制线稍有偏差,测量昀大平移偏差为3mm。

  现场采用激光测距仪和钢尺根据各层的测量控制线对各层的轴线尺寸进行了复核,经复核测量,房屋各层轴线与原设计图纸基本一致。房屋为现浇混凝土剪力墙结构,主要承重构件为现浇混凝土剪力墙、连梁和现浇板,经现场实测主要受力构件布置和截面尺寸与设计图纸基本一致,剪力墙虽有偏移变形,但剪力墙厚度除局部胀模外基本与设计一致。

  3.3 现场完损检测

  受委托检测房屋主体结构施工至十层目前现场处于停工状态,现场对该房屋的主要承重构件现浇板、剪力墙的裂损情况和施工质量进行了现场检测。

  经现场检查、检测,房屋构件平面布置及轴线尺寸与设计图纸一致;房屋结构形式、构件布置及尺寸、配筋等与设计图纸一致。

  经现场检查发现,房屋主要承重构件剪力墙、连梁和现浇板及连接节点整体质量较好,未发现与设计不符的地方。

  经现场检查发现,部分构件存在一些质量通病,现场未处理,主要表现如下。部分楼层局部构件混凝土浇筑时漏浆、振捣不密实,存在蜂窝、麻面现象。详见图3-1~图3-2。部分楼层局部构件混凝土浇筑时漏振,构件混凝土表面存在显著分层浇筑的分层线,此种构件混凝土可能存在不密实的缺陷详见图3-3。部分楼层局部构件浇筑时局部胀模,现场胀模构件大部分已经打磨处理,但处理完毕后部分构件钢筋保护层厚度不足,钢筋外露并存在少量锈蚀,详见图3-4~图3-6。三层剪力墙安装悬挑外墙脚手架开洞时切断了剪力墙端部暗柱钢筋详见图3-7~图3-8。

  通过现场检测,总体上房屋主体结构布置和构件尺寸与原设计图纸相符,构件基本完好, 主要承重构件梁、板、柱、剪力墙及连接节点整体质量较好,部分楼层局部构件存在施工质量通病,现场还未处理。

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  3.4 构件变形测量

  经与现场各方沟通,根据现场实际情况对一层、二层具备检查、测量条件的剪力墙构件全数进行检查、测量,对负二层、负一层和三层至八层东西两端及中部楼梯、电梯位置偏移、倾斜变形较大的剪力墙构件全数进行检查、测量。变形测量典型照片详见图3-9~图3-14。

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  经现场检查测量,对测量数据进行处理、分析,发现每堵剪力墙构件实测的几组数据,每一个测量点的上中下三个数据基本都不相同,并且没有规律性,这表明该堵剪力墙在该处竖向存在不同程度的倾斜、弯曲或翘曲;每堵剪力墙各测量点在同一高度的测量数据基本都不相同,并且没有规律性,这表明该堵剪力墙在平面上存在偏移、扭转或弯曲。剪力墙偏移变形典型测点布置见图3-15。

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  经现场检查测量,对测量数据进行处理、分析,共测得943 组样本数据,其中剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移小于15mm 的数据所占百分比为63.9%,剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移在20±5mm 的数据所占百分比为25.2%,剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移在35±10mm 的数据所占百分比为9.9%,剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移大于45mm 的数据所占百分比为1.0%。本次测量样本中偏移最大数据为64mm,该测量点位于五层D 轴25~26 线剪力墙。各楼层检测数据分布详见下表3-2。

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  3.5 混凝土保护层厚度和碳化深度检测

  现场随机对构件混凝土保护层厚度和碳化情况进行抽查检测,发现主要承重构件剪力墙构件混凝土碳化深度普遍在3~6mm 之间,主要承重构件混凝土保护层厚度范围在20~46mm 之间。

  分析认为,碳化深度小于保护层厚度,在后续一段时间的使用过程中,钢筋仍能受到混凝土的保护。但现场检查发现,部分构件打磨处理后表面无保护层,部分构件混凝土浇筑不密实,影响混凝土对钢筋的保护。

  3.6混凝土强度测试

  根据房屋结构特点和现场测试条件,采用回弹法对房屋的混凝土构件强度进行随机抽查测试。采用回弹法检测剪力墙构件混凝土强度,并结合碳化检测进行修正。经现场随机抽查检测,主要承重构件碳化深度在 3~6mm之间。经碳化修正后构件混凝土强度推定值昀大为 33.2MPa,昀小为 27.2MPa,平均值为 30.6MPa。房屋混凝土构件强度等级推定值为 C28,原设计 10层以下混凝土强度为 C30。考虑到现场留置的混凝土试件的实验室抗压试验报告均能达到设计强度,建议复核验算时,按照原设计混凝土强度进行复核验算。

  3.7构件钢筋核查

  现场对剪力墙钢筋进行了开凿检查,发现实际钢筋直径与间距与设计配筋一致,箍筋直径和间距与设计配筋基本一致。由于混凝土保护层比较厚,钢筋只有较小程度的锈蚀,钢筋与混凝土的粘接力正常。

 

  4.结构验算分析

  根据委托方提供的图纸资料和现场检查检测结果,按照现行有关设计规范规程对该建筑上部结构进行整体验算分析和构件复核验算。计算App采用中国建筑科学研究院PKPM系列App之PMCAD、SATWE和 ETABSApp进行有限元对比分析和验算。

  4.1结构计算条件

  受委托检测房屋设计使用功能为住宅楼,结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构,基础形式采用钢筋混凝土墙下筏板基础,房屋设计为地下 2层,地上 18层,机房二层,地上主体建筑总高度为52.2m。建模验算时混凝土强度等级、钢筋规格、各层恒活荷载均按原设计条件进行设置。

  根据《建筑抗震设计规范》GB50010-2010的规定和该高层房屋原设计说明,地震设防烈度为 6度,丙类建筑,二类场地,依据规范并结合设计图纸说明确定该建筑剪力墙抗震等级均为四级,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组第二组。根据《建筑结构荷载规范》和原设计说明基本风压为 0.44kN/m 2,体型系数1.30,地面粗糙度 B类。结构复核验算时荷载效应和地震作用效应组合按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 J186-2010中第 5.6章节的相应要求进行组合。

  计算App采用中国建筑科学研究院 PKPM系列App和 ETABSApp进行有限元对比分析和验算。

  4.2结构承载能力验算分析结果

  按照构件未偏移、变形、扭曲的情况分别采用 ETABS有限元App和 PKPMApp进行复核验算和对比。对两种验算结果进行对比分析发现,ETABS与 PKPM两种计算App在计算条件一致的情况下,整体内力数据和弹性变形数据等主要计算结果基本一致。

  采用 ETABSApp分别按照构件发生偏移、变形、扭转的实际状况进行建模计算和按照构件未发生偏移、变形、扭转的原设计状况进行建模计算,根据两种状况条件的计算结果分别从剪力墙轴力、剪力墙平面内外剪力、剪力墙平面内外弯矩等方面进行对比分析。计算分析结果见表4-1。

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  计算比较分析结果表明,剪力墙偏移变形前后平面内各项内力整体变化幅度较小,平面外各项内力整体变化幅度较大。总体上剪力墙偏移变形后,平面外各项内力均有不同程度的增加,虽然部分偏移变形较大的构件平面外各项内力增幅变化较大,但是增加的数值绝对值相对较小。各项内力具体对比分析结果如下。

  剪力墙构件轴力:复核验算时考虑构件的偏移、变形之后,与原设计计算结果相比,计算的构件轴力整体变化不大,检测样本复核验算构件中约90%的构件计算轴力与原设计相比变化幅度在±8%左右,仅10%的构件轴力变化幅度大于±8%,实际昀大值为原设计轴力的 1.25倍,实际昀小值为原设计轴力的0.84。

  剪力墙构件平面内剪力:复核验算时考虑构件的偏移、变形之后,与原设计计算结果相比,检测样本复核验算构件中约85%的构件计算平面内剪力与原设计相比变化幅度在 0.64~3.2倍之间,仅15%的构件平面内剪力变化幅度较大,实际昀大值为原设计剪力的 30.87倍,实际昀小值为原设计剪力的0.01。

  剪力墙构件平面内弯矩:复核验算时考虑构件的偏移、变形之后,与原设计计算结果相比,检测样本复核验算构件中约85%的构件计算平面内弯矩与原设计相比变化幅度在 0.6~10.85倍之间,仅15%的构件平面内弯矩变化幅度较大,实际昀大值为原设计弯矩的 14.49倍,实际昀小值为原设计弯矩的0.15。

  剪力墙构件平面外剪力:复核验算时考虑构件的偏移、变形之后,与原设计计算结果相比,检测样本复核验算构件计算的构件平面外剪力增幅变化较大,增减变化幅度比较分散,总体上平面外剪力均有不同程度的增加。虽然增幅变化很大,但是增加的数值绝对值相对较小,昀大数值为 33.21kN。

  剪力墙构件平面外弯矩:复核验算时考虑构件的偏移、变形之后,与原设计计算结果相比,检测样本复核验算构件计算的构件平面外弯矩增幅变化较大,增减变化幅度比较分散,总体上平面外弯矩均有不同程度的增加。虽然增幅变化很大,但是增加的数值绝对值相对较小,昀大数值为 27.96 kN·m。

  根据计算和分析结果,在考虑构件偏移、变形的实际状况计算条件下,经验算分析,房屋整体结构的弹性变形满足规范要求。

  4.3典型构件承载力验算分析

  根据上节内力计算和分析结果,采用 PKPMApp钢筋混凝土基本构件截面计算模块中的剪力墙截面承载力计算工具对内力变化较大的偏移变形剪力墙构件进行承载力复核。

  根据内力分析结果,对典型剪力墙构件在变形、偏移情况下产生的实际的轴力、平面内剪力及弯矩和平面外剪力及弯矩的共同作用下进行复核验算。经复核验算,在以上内力综合作用下剪力墙及边缘构件的承载能力满足规范要求。

  综上所述,由于偏移、变形后剪力墙产生了平面外的剪力和弯矩,特别是对建筑物四角的剪力墙和无两端翼墙或端柱的剪力墙影响较大,可认为此部分剪力墙构件为偏心受压构件。经复核地下两层剪力墙竖向钢筋总的配筋率为 0.616%,满足《混凝土结构设计规范》中对单侧受拉钢筋昀小配筋率的要求。经复核一层至八层剪力墙竖向钢筋总的配筋率为 0.251%,上述重点部位和薄弱部位竖向钢筋配筋率偏低,不满足《混凝土结构设计规范》中对单侧受拉钢筋昀小配筋率的要求。

 

  5.检测鉴定结论

  根据原设计图纸资料,结合现场实际检测数据,对负二层至八层进行检测鉴定,并根据检测结果进行房屋整体验算分析后,鉴定主要结论如下:

  (1)经现场测量复核,房屋上部各层测量控制线基本与底层测量控制线一致,部分楼层测量控制线与底层测量控制线稍有偏差,测量昀大平移偏差为3mm。

  (2)经现场检查、检测,房屋构件平面布置及轴线尺寸与设计图纸一致;房屋结构形式、构件布置及尺寸、配筋等与设计图纸一致。

  (3)经现场检查、检测,总体上房屋主体结构布置和构件尺寸与原设计图纸相符,构件基本完好, 主要承重构件板、剪力墙及连接节点整体质量较好,部分楼层局部构件存在施工质量通病。

  (4)经现场检查、检测,部分剪力墙在竖向平面均存在不同程度的倾斜、弯曲或翘曲,在水平平面上存在偏移、扭转或弯曲。检测样本中剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移小于 15mm的数据所占百分比为63.9%,剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移在 20±5mm的数据所占百分比为25.2%,剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移在 35±10mm的数据所占百分比为9.9%,剪力墙中心线相对于原设计轴线偏移大于 45mm的数据所占百分比为1.0%。

  (5)现场检测,房屋混凝土构件强度等级推定值为 C28,原设计 10层以下混凝土强度为 C30。考虑到现场留置的混凝土试件的实验室抗压试验报告均能达到设计强度,建议复核验算时,按照原设计混凝土强度进行复核验算。

  (6)现场检测,主要承重构件剪力墙构件混凝土碳化深度普遍在 3~6mm之间,主要承重构件混凝土保护层厚度范围在 20~46mm之间。

  (7)经复核验算,考虑构件变形情况下,整体结构的弹性变形满足规范要求。

  (8)综合分析认为,由于偏移、变形后剪力墙产生了平面外的剪力和弯矩,特别是对建筑物四角的剪力墙和无两端翼墙或端柱的剪力墙影响较大,可认为此部分剪力墙构件为偏心受压构件。经复核地下两层剪力墙竖向钢筋总的配筋率为0.616%,满足规范对昀小配筋率的要求。经复核一层至八层剪力墙竖向钢筋总的配筋率为0.251%,上述重点部位和薄弱部位竖向钢筋配筋率偏低,不满足规范对昀小配筋率的要求,建议进行加固处理。

  (9)现有结构根据实际情况可安排一边恢复施工,一边进行墙体加固处理。

 

  6.处理意见及建议

  依据检测和计算分析结果,提出以下处理意见及建议:

  (1)后续继续建设时,请考虑控制线的偏差影响,并提请注意控制线的引设和轴线的布设精度。

  (2)对建筑物四角的剪力墙和无两端翼墙或端柱的剪力墙并且偏移、变形大于 15mm以上的剪力墙构件,建议采用粘贴碳纤维或者扩大截面修补平齐的方式进行加固处理。

  (3)对偏移、变形较大的其它部位的墙体,建议根据现场实际情况进行装修处理,但处理原则不得减小截面尺寸和损伤受力钢筋,对有一定弯曲的墙体采取修补砂浆修补平

  齐。

  (4)加固设计应有由相应资质的设计单位完成,加固工程应由具有相应资质的施工单位完成。


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