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某高层住宅剪力墙开洞的结构影响性分析

2024-08-24 67 上传者：管理员

摘要：某高层住宅楼为地下3层、地上28层的钢筋混凝土部分框支剪力墙结构。房屋开展竣工验收后，为便于后期使用，开发单位和业主对6—26层某处钢筋混凝土剪力墙进行开门洞处理。根据现场调查、测量结果，对剪力墙开洞的结构影响性进行分析。结果表明，为保证房屋安全使用，需对开洞剪力墙进行加固处理。

关键词：
剪力墙开洞
场地地震
建筑抗震
结构影响性分析
高层住宅
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1、工程概况

某高层住宅楼为地下3层、地上28层钢筋混凝土部分框支剪力墙结构，地上结构总高度84.0 m。场地地震基本烈度为6度，基本风压为0.40 k N/m2，地面粗糙度类别为B类。建筑抗震设防类别为丙类，抗震等级：部分框支框架柱为一级，框架柱为二级，底部加强部位部分框支框架梁及一般框架梁均为二级，剪力墙加强部位为一级、一般部位三级。

房屋开展竣工验收后，为便于后期使用，开发单位和业主对6—26层某处钢筋混凝土剪力墙进行开门洞（剪力墙开洞位置基本一致），如图1所示。根据现场调查、测量结果，对剪力墙开洞的结构影响性进行分析。

图1剪力墙开洞大致位置

2、开洞剪力墙构件类别分析

经现场检测，剪力墙开洞位置基本一致，开洞尺寸相差不大，洞口尺寸均为900 mm×2 100 mm，如图2所示。洞口面积约占原剪力墙截面面积的18%，不属于“小开口剪力墙”，且开洞位置不在剪力墙中部，故而不能按照整墙进行设计，应考虑开洞对墙肢长度的影响[1]。剪力墙钢筋情况如下：门洞区域钢筋截断，门洞位置处边缘构件箍筋截断，外侧纵筋截断[2]。钢筋混凝土剪力墙开洞后拆分为三部分：(1)部分、(2)部分、(1)(2)之间的连梁[3-4]。

图2开洞剪力墙结构拆分图

(1)部分尺寸为200 mm×2 250 mm，墙肢截面高度与厚度之比大于8,(1)部分为一字形一般剪力墙。(2)部分各肢的肢高肢厚比不大于4，为L形异形柱[3-4]。(1)(2)之间的连梁，高度为900 mm，净跨为900 mm，跨高比为1，小于2.5，应按照剪力墙结构中的连梁进行设计，其抗震等级与(1)部分（一字形一般剪力墙）相同。

3、结构体系分析

图3开洞剪力墙结构详图

房屋结构体系设计为钢筋混凝土部分框支剪力墙结构。转换梁位于±0.000 m，±0.000 m以上竖向构件均为一般钢筋混凝土剪力墙。开洞剪力墙结构详图如图3所示。

开洞钢筋混凝土剪力墙变为三部分：(1)部分、(2)部分、(1)(2)之间的连梁。房屋竖向构件中，仅(2)部分为L形异形柱，房屋整体结构体系未发生改变，仍为框支剪力墙结构。未开洞剪力墙及其余构件的抗震等级未改变。(1)部分、(2)部分、(1)(2)之间的连梁的抗震等级均为三级。

4、结构承载能力验算

采用中国建筑科学研究院开发的PKPM软件进行结构计算（结构计算的前提是构造措施满足要求，但剪力墙开洞后形成的三部分的构造措施不满足要求，此受力分析结果需要后期的构造加固为前提）。

除开洞剪力墙外，房屋其余钢筋混凝土构件的受力及配筋计算结果无明显变化，原有截面及配筋满足承载力要求。

剪力墙开洞后形成的三部分的计算结果如下：

(1)部分（一字形剪力墙）计算配筋为构造配筋，原有分布钢筋配筋满足计算要求，承载力满足要求；

(2)部分（L形异形柱）靠洞口侧的2根纵筋截断，箍筋截断，如图4所示。实际纵筋不满足承载力要求，实际箍筋面积不满足承载力要求；

图4 (2)部分（L形异形柱）配筋图

(1)(2)之间的连梁上部和下部纵筋均为原分布钢筋，不满足计算配筋量。连梁的箍筋为原分布钢筋，配箍面积满足计算要求。

5、结构抗震分析

5.1结构整体地震反应分析

对剪力墙开洞前后进行对比分析，结果表明，结构的周期特征、弹性层间位移角、扭转规则性、剪重比、刚重比等无显著变化。剪力墙开洞前后结构整体地震反应无明显变化。剪力墙开洞，造成上下层剪力墙一定程度的不连续，需加强开洞剪力墙的构造措施，确保抗侧构件受力连续[5]。

5.2抗震构造措施分析

5.2.1开洞后的(1)部分

开洞后的(1)部分（一字形一般剪力墙）的抗震等级为三级，厚度不应小于160 mm[3]。3层及以上开洞后的(1)部分墙体厚度满足构造要求，轴压比计算结果满足规范要求。

开洞后的(1)部分（一字形一般剪力墙）抗震等级未改变，分布钢筋的配筋率满足构造要求。

开洞后的(1)部分（一字形一般剪力墙）两端均应设置边缘构件，(1)部分开洞端钢筋直接截断，未设置边缘构件，不满足规范要求[3]。

5.2.2开洞后的(2)部分

(2)部分为L形异形柱，厚度200 mm，肢高为600 mm、450 mm。依据JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》6.1.4条“异形柱截面的肢厚不应小于200 mm，非抗震设计时，肢高不应小于400 mm；抗震设计时，肢高不应小于450 mm”,(2)部分L形异形柱的截面尺寸满足构造要求。轴压比计算结果满足规范要求。

(2)部分L形异形柱抗震等级为三级，(2)部分L形异形柱现有纵筋性能不满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》3.9.2条的要求。

(2)部分L形异形柱纵筋配筋率和纵筋直径均不满足要求；箍筋直径满足要求，配箍特征值、箍筋间距不满足要求。

5.2.3开洞后的连梁

连梁钢筋未封闭，不能有效发挥箍筋作用；连梁箍筋未加密，不满足JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》6.3.2条、7.2.17条的要求。

6、结语

(1）剪力墙开洞后房屋整体结构体系未发生改变，结构整体地震反应无明显变化。

(2）剪力墙开洞后形成的三部分的承载力或抗震构造均不满足要求。

(3）为保证房屋安全使用，需对开洞剪力墙进行加固处理。

参考文献:

[1]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].3版.北京:中国建筑工业出版社,2017:200-202.

[2]混凝土结构现场检测技术标准:GB 50784—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[3]高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ 3—2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.