某既有开洞剪力墙构件的加固分析

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1、2017年3月建材与装饰施工技术某既有开洞剪力墙构件的加固分析韦娜（榆林市建筑设计研究院陕西榆林719000）摘要：对既有剪力墙结构开洞常见于剪力墙及框架-剪力墙结构改造工程。后开洞造成原剪力墙构件整体承载力、刚度降低及洞口边缘的应力集中，受到洞口大小、洞口形状、开洞位置等因素的影响。结合有限元（钢筋混凝土整体式）模型数值分析结果，本文对钢筋网片抗裂加固进行了数值模拟，给出了加固的建议。关键词：剪力墙；结构开洞；数值分析；加固中图分类号：TU375.4文献标识码：A文章编号：1673-0038（2017）12-0053-031绪论问题概述：取

2、尺寸为1200×2400mm方形洞口，分两次设置洞口位置，分别于墙体中央和距离墙体边缘1200mm处，洞口顶角1.1剪力墙结构简介位置粘贴8mm直径钢筋网架，考虑到便于施工，网格取为纵、横剪力墙所承受的竖向荷载，一般来自于结构的自重和楼面荷向，见图1[16]。载，并通过楼面传递到剪力墙。竖向荷载除了在连梁（门窗洞口上的梁）内产生弯矩以外，在墙肢内主要产生轴力[3]。可以按照剪力墙的受荷面积简单计算；在水平荷载作用下，剪力墙受力分析实际上是二维平面问题，精确计算应该按照平面问题进行求解，可以借助于计算机，用有限元方法进行计算，计算精度高，但工作

3、量较大。在工程设计中，可以根据不同类型剪力墙的受力特点，进行简化计算[4]。图1钢筋网片加固法开设不规则的较大洞口仅是由于建筑使用上的要求，在结构洞口层至于五层剪力墙结构模型中间层，即第三层，剪力墙上往往会产生一些不利影响，故宜尽量避免采用。当无法避免模型顶层处施加水平位移为0.01mm，底部固支，加固钢筋取时，亦宜采用一些结构措施，以消除或降低不利因素的影响。例8mm直径，材料弹性模量为210GP，泊松比0.3。如，开设一些不需要开设的洞口；使剪力墙的开洞变为规则或接加固后第一主应力，见图2。近规则，如有需要则用刚度小的材料填塞这些本来不需

4、开设的洞口；在剪力墙中设置连续性较强的暗柱暗梁，以降低不规则开洞带来较大应力集中的不利影响等[5~7]。1.2我国规范对剪力墙上洞口的一些规定我国混凝土高层设计规程中规定：剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁，宜避免使墙肢相差悬殊的洞口设置。对结构整体计算中采用杆系，薄壁杆系模型或对洞口做了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断并进行补充计算和校核。目前除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化计算方法计算错列洞口墙。采用弹性平面有限元方法得到应力后，可不考虑混凝土的作用按应力进行配筋，并加强构

5、造措施[8]。2开洞后加固处理加固模型概述：根据《混凝土结构加固设计规范》要求，混凝土加固处理涉及增大截面加固法、置换混凝土加固法、外加预应力加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维复合材加固法、粘贴钢板加固法、增设支点加固法、植筋、锚栓加固法等[14]。一般钢筋混凝土墙体后开洞加固方法取自植筋、置换混凝土加固、粘贴纤维复合材加固法、粘贴钢板加固法、为保证计算结果的一般性，本文选取粘贴钢筋骨架的方法模拟植筋法、粘贴纤维复合材加固法，主要用以削弱洞口应力集中[15]。图2加固后第一主应力（1）方形洞口应力集中的削弱峰值应力分别为：5.83MPa、3.1

6、6MPa，较之未加固处理前峰值·53·施工技术建材与装饰2017年3月应力分别降低12.3%、14.2%。（3）边缘短柱效应的削弱加固后第三主应力，见图3。当方形洞口开洞位置偏向墙体边缘一侧时，会在墙体一侧形成由洞口和墙体边缘构成的短柱，由本文前面所述，这种边缘短柱在较大的竖向荷载和地震力作用下时，会形成较大的集中应力，应力值较之其他形式洞口，差值在10倍左右，且同时应力集中现象更加明显，墙体层间位移也更大。为了削弱这种影响，使用给墙体边缘短柱增加立柱的方法，以降低应力[18]。有限元分析如下：问题概述：取尺寸为1200×2400mm方形洞口

7、，洞口距离墙体边缘一侧为1200mm，选取矩形空心钢管，安置于洞口边缘短柱一侧，矩形空心钢管如图5所示。图5加固型钢洞口层至于五层剪力墙结构模型中间层，即第三层，剪力墙模型顶层处施加水平位移为0.01mm，底部固支，加固钢管材料弹性模量为210GP，泊松比0.3，见图6。图3加固后第三主应力＜一>峰值应力分别为：5.557MPa、7.071MPa，较之未加固处理前峰值应力分别降低15.8%、9.2%。（2）圆形洞口应力集中的削弱问题概述：取尺寸为1800mm圆形洞口，分两次设置洞口位图6加固整体墙加固后第一主应力由云图分析可得：置，分别于墙体

8、中央和距离墙体边缘600mm处，洞口顶角位置粘墙体加固后墙体仍旧存在应力集中，且第一主应力峰值依然贴8mm直径钢筋网架，考虑到便于施工，网格取为纵、横向，见[17]