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浅谈房屋建筑施工中钢筋混凝土结构施工技术的应用杨炯

发表时间：2021/4/15 来源：《建筑科技》2021年1月下作者：杨炯

[导读] 本文阐述了国内外现有加固剪力墙方法的特点，并对利用这些方法加固混凝土剪力墙的研究和运用进行了探讨。重点研究了加筋剪力墙结构的承载力、延性、变形能力和耗能能力等性能特点。展望了高性能水泥复合砂浆钢筋网加固方法今后的研究方向。

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摘要：本文阐述了国内外现有加固剪力墙方法的特点，并对利用这些方法加固混凝土剪力墙的研究和运用进行了探讨。重点研究了加筋剪力墙结构的承载力、延性、变形能力和耗能能力等性能特点。展望了高性能水泥复合砂浆钢筋网加固方法今后的研究方向。
关键词：钢筋混凝土施工技术房屋建筑
        钢筋混凝土剪力墙，又称抗震墙和防火墙，是破坏性最严重的构件之一。由于设计不合理、设计要求提高、施工缺陷、改变施工用途、自然灾害、建筑物长期处于酸、碱、盐的侵蚀和风化环境、建筑结构使用寿命接近甚至延期使用等原因，导致剪力墙不能满足可靠性要求，研究剪力墙的加固性能具有重要意义。
        一．现有剪力墙加固方法综述及实例概述
        （1）加大截面力度。这种加固方式简单，适应性强，并且在设计和施工方面具有丰富的经验。通过增大混凝土结构的截面可以提高结构的承载能力，并且可以安全地进行操作。但是它对建筑工人有负面影响，因为它需要长时间的湿式建筑工作，并且会减少建筑物的净空。
        （2）包钢加固。在围护钢结构中，异型钢或钢板通过多种方法与混凝土外部粘合，例如乳胶水泥，环氧树脂注入或焊接。该方法可以大大提高结构构件的压缩性能和弯曲性能。它可靠且易于操作，现场工作量少，但是需要大量钢材，并且在高温下使用时，如果不加保护，会受到明显影响。
        （3）开槽包钢加固。在开槽包钢加固中，通过现场施工来提高既有剪力墙的延性。首先，在剪力墙中高部分的墙体上打开一个垂直裂缝，然后在每个分开的墙体上包裹钢板。外包钢板可以有效地粘结内部混凝土剪力墙，减缓和阻止混凝土裂缝。但是它的施工技术是复杂的。
        （4）碳纤维增强材料。由于碳纤维材料的抗拉强度是普通钢材的10倍以上，可以在构件表面使用高性能结构胶粘剂粘接碳纤维织物，从而强化结构，提高构件的抗震性能。碳纤维布对有缺陷的混凝土试件具有明显的修补和加固作用，但碳纤维布属于各向异性材料。加筋对受压构件和应力复合材料的影响较小。
        二．剪力墙加固方法的研究与应用现状
        国内外学者对钢筋混凝土剪力墙加固性能的较为系统的研究成果，包括剪力墙的承载力、延性、变形能力和耗能能力，已经在实际工程中得到应用和推广。
        在对承载能力的研究中，当抗剪构件的承载能力不能满足设计要求时，需要提高抗剪构件的承载能力，而抗剪构件的承载能力是配筋的主要目的。研究人员将纤维片垂直粘贴在十一个损坏的剪力墙上，并将垂直钢筋的质量向抗弯方向增加，将纤维片水平粘贴在剪力墙上，这相当于增加抗剪力的钢筋。加固后进行了低周反复荷载地震试验。试验结果表明，高宽比为1的剪力墙的承载力比配筋前提高了2% ー32% ，高宽比为1.5的剪力墙的承载力提高了5% ー48% 。耗能系数和延性系数下降，其中延性系数平均下降30% ，耗能系数显著降低。
        部分学者对4个无筋低筋剪力墙试件和4个单向试件进行了静水压力试验，计算了其承载力、破坏模式和延性。在结果中，首先，低筋混凝土试件开裂严重，开裂破坏模式与岩壁开裂破坏模式相似。其次，低配筋试件的承载力在达到峰值后迅速下降，当试件轴压较高时，单向配筋不能提高试件的延性，剪力墙最终被压缩破坏。结果表明，单向加固后试件的承载力明显提高，在正负荷载共同作用下，试件的负荷承载力甚至更高。此外，由于混凝土强度过低，当承载力达到峰值时，无筋混凝土试件的增强材料并未完全屈服，说明加筋改善了剪力墙的受力性能。
        在房屋施工的实际应用过程中，六层混凝土剪力墙采用粘结钢加固法加固。同时，进行了低周向准静态试验。对比分析了仅用U形箍加固的剪力墙与用U形箍和竖向钢板加固的剪力墙的试验结果，两端采用不同的锚固方法。

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通过拟静力对比试验和理论分析，发现碳纤维布加固剪力墙后，墙体初始弹性刚度得到恢复，屈服强度和极限抗弯承载力明显提高，墙体未破坏部位的强度和刚度得到提高。同时，碳纤维布可以提高剪力墙的开裂荷载。
        延性较差的剪力墙后期变形能力较低，达到最大承载力时容易发生脆性破坏。因此，当剪力墙的延性不能满足要求时，对其进行加固具有积极的意义。研究学者在无暗柱剪力墙边缘进行了包钢加固试验，用十字架固定结构，用灌浆材料填补裂缝。钢板可以提高钢筋混凝土剪力墙边缘根部的极限应力，提高剪力墙的柔度和延性。结果表明，在强化分层方法时，可以适当加强末端易损部位。试件的破坏形式为锚固损伤，根部有横向裂纹，没有斜向裂纹，说明锚固的重要性。在整个试验过程中，采用注浆材料和横梁对钢板进行粘结加固，分阶段加固剪力墙，达到了结构抗震要求。
        除此之外，为了提高钢筋混凝土剪力墙的等延性，钢板被分段包裹在剪力墙上。该方法解决了钢筋混凝土剪力墙在轻微横向运动时开裂的问题，提高了剪力墙的刚度。钢筋混凝土剪力墙两端均设有框架柱。在墙体中高部位开槽构造柱和剪力墙，然后在每片分离的墙体中缠绕钢板。墙体没有完全开放，只有中高部分设置槽，其上下仍保持原状。该方法主要用于提高钢筋混凝土剪力墙的变形能力。外包钢能有效地粘结剪力墙，减缓和阻止混凝土裂缝和层裂。
        在变形特性与耗能能力研究中，在剪力墙上进行了x形、水平、竖向和碳纤维布组合加固的试验。试验中，所有碳纤维布均对称锚固在剪力墙两侧，加固后进行低周反复荷载抗震试验。试验研究了碳纤维布对剪力墙的强度和耗能性能的影响。研究发现，对于剪力墙早期破坏，碳纤维加固显著提高了剪力墙的横向强度、能量耗散和变形能力，而 x 形碳纤维加固剪力墙的效果并不理想，水平加固试件的滞回曲线较平滑，因为碳纤维加固可以有效地控制剪切裂缝的扩展。
        三．HPF 加固 RC 剪力墙结构研究的未来发展趋势
        上面的每种剪力墙加固方法在没有足够的抗震稳定性的情况下，都有自己的应用范围和在剪力墙加固中的不足。虽然增大截面钢筋是直观和实用的，但会减少房间的有效利用，并增加结构的自重，这种方法也不必要地增加了结构的刚度，从而加剧了地震反应。钢骨结合加固和围护结构加固具有施工周期长，施工工艺复杂，耐久性差，对剪力墙约束效果差等不良行为。在碳纤维增强中，碳纤维和结构粘合剂对高温敏感，并且其防火性能差。开槽钢围护对施工设备的要求很高，施工工艺复杂。作为一种新的结构加固方法，湖南大学提出的HPFL加固方法是一种新的结构加固方法，其加固层和界面粘结剂为高性能的无机胶凝复合材料，是一种新型的结构加固方法，大大改善了旧的普通钢筋加固。该方法具有效果好，成本低，易于施工，耐用，抗老化，优良的耐火性和耐高温性，与原始结构混凝土的相容性和工作协调性，环境保护，并且不会明显扩大原始结构的横截面的优点。该研究目前已取得系统的成就，并已在全国范围内使用和推广。但是用HPFL加固RC剪力墙的研究仍处于空白阶段。有许多理论和应用问题需要解决。从研究和应用的现状来看，以下有关用HPFL加固RC剪力墙的研究问题将引起一些研究人员和工程师的关注。
        ①承载力、刚度退化、强度退化、延性和耗能能力计算的理论研究。
        ②保持界面粘结性能的机理及措施。研究了循环荷载、剪跨比、轴向压缩比和加强涂层性能对滞回性能和骨架曲线的影响。
        ③不同震害及二次加固对加固效果的影响。
        ④建立恢复模型并推导出可靠的简化公式。
        ⑤HPFL 加固钢筋混凝土剪力墙的耐火性能。
        ⑥低周反复荷载作用下剪力墙加固计算机模拟系统的研制。
参考文献：
[1]袁方. 钢筋混凝土结构施工技术在房屋建筑施工中的应用[J]. 大众标准化,2020,(12):28-29.
[2]欧栏权. 房屋建筑施工中钢筋混凝土结构施工技术的应用探讨[J]. 建材与装饰,2017,(09):12-13.