荊張鵬
(山西一建集團有限公司,山西太原 030000)
進入21 世紀以來,城市化率不斷提高,我國建筑行業(yè)在城市化進程的發(fā)展與帶動下,各大城市的高層、超高層建筑工程成了建筑的主要結構施工特征,特別是在二線及以上城市中,高層、超高層建筑已屢見不鮮,據(jù)統(tǒng)計,我國已建及在建的高層建筑占比全球60%,這一定程度上促進了城市的發(fā)展、降低了工業(yè)土地使用面積,緩解了人口居住使用壓力,然而這也對當前建筑主體結構工程新技術提出了更高的要求。在高層建筑中,剪力墻結構是建筑工程最基礎的施工框架,其設計、施工水平直接決定著建筑工程項目的最終竣工質量。在建筑工程中,剪力墻由于其結構功能被稱為結構墻、抗震墻或抗風墻,其在高層及超高層建筑中能夠承受大負荷風向作用力,其功能室將水平作用力、豎向作用力等力學作用均勻分散在其他結構墻體中,起到平衡作用,進而大幅提高房屋建筑主體結構的穩(wěn)固性與安全性。因此,在剪力墻結構在我國運用極為廣泛。
通常情況下,剪力墻主要由鋼筋混凝土結構組成,其逐漸取代傳統(tǒng)的房屋框架結構。根據(jù)墻體受力方向不同,通??蓪⒓袅Ψ譃槠鲶w墻、承重墻結構兩大類,其中砌體墻由于其施工方式不同,主要承受房屋主體結構豎向載荷,更為熟知的承重墻主要承受橫向主體結構的載荷。
建筑工程中,高層房屋建筑主墻體受到外平面水平作用力及相鄰結構構件的橫向作用力,在此受力作用下,如若遇到地震及強對流惡劣天氣,外界作用力負荷超過主墻體本身安全強度系數(shù)時,如不采取一定安全防護措施,極易造成建筑工程主體的坍塌,給人類的生命和財產帶來極大損失。然而正是由于剪力墻結構的實施,能承載建筑主體帶來的各種作用力與復雜載荷,建筑橫豎向載荷作用也可在高層建筑結構中得到有效解決,避免了各種質量問題的發(fā)生,保證了各項建筑主體的安全功能。此外,建筑工程框架剪力墻的使用能降低建筑施工成本,縮短施工周期,也能滿足建筑工程框架的主體實際需求,因此,框架剪力墻施工技術在我國建筑施工中經常采用,框架剪力墻的使用,還可以提高建筑主體結構的抗沖擊能力,提高建筑預期壽命,給住戶帶來更舒適的使用環(huán)境[1]。
由于控制長度較大、建筑形式單一、靈活性差,在一定程度上剪力框架墻結構不適用于大規(guī)模工程建筑。同時,多數(shù)剪力墻是由鋼筋混凝土墻體構成,質量巨大,其不僅要承受豎直荷載以與平面荷載,還要受自身載荷的影響,在大多數(shù)的工程建筑中,其框架結構簡易,搭建簡單,房屋建筑主體使用建筑材料較少,往往被用于民用基礎設施建設中,所以建筑工程的層數(shù)越高,其樓層風險系數(shù)越大,由研究報告分析,框架結構并不能完全抵抗劇烈波動的影響。因此,地質條件差、地震發(fā)生頻次高地區(qū)慎用剪力墻結構。
綜上所述,框架剪力墻結構有其優(yōu)缺點,在高層建筑施工過程中,要嚴格控制施工質量,提高施工人員素質,按照設計要求、標準操作流程進行施工作業(yè),從而使提升建筑結構優(yōu)勢,提高建筑施工靈活性,大大提高房屋建設工程的抗承載能力。
常見的建筑工程框架剪力墻結構分類依據(jù)不同,主要包含豎筒剪力墻、平面剪力墻。其中,豎筒剪力墻多適用于高層建筑及兩物體之間的懸梁結構,其筒壁均由鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑主體墻結構,無論在抗疲勞強度還是墻體剛度都具有良好性質,其實際抗壓能力較其他結構形式較強。平面剪力墻則常適用于無平梁、無模板升降的鋼筋混凝土框架施工建筑體系中,為彌補其缺點增強結構體物理性質,提升防塌陷能力,施工設計時,需在建筑施工薄弱部位進行特別加固,施工時應將主體墻體與周邊墻體共同澆筑,目的是實現(xiàn)對建筑工程框架剪力墻結構安全性不斷地提升[2]。
框架剪力墻的受力主要是由框架和剪力墻兩種不同受力形式共同作用,其受力方式完全與傳統(tǒng)的框架結構不同,其受力方式情況更加多樣與復雜。框架剪力墻的結構中,根據(jù)模擬受力軟件分析,其底層剪力墻位置面積比較小,受拉框架主要以彎曲變形為主,框架剪力墻的墻體承載著大多數(shù)的水平載荷,上層框架剪力墻結構與之相反,剪力墻的位置變化越大,其愈加有一定的外延趨勢,此時框架內體現(xiàn)為內趨為主,框架剪力墻不僅承受水平方向的載荷相互作用,還要承受剪切力向外的水平力作用,因此框架結構剪力墻框架加上水平載荷而承受的負方向剪力,為此上層樓層所受剪切力較小,但框架中也存在較大剪切力。
從施工設計圖紙逐步分析其施工過程,從剪力強受力特點、施工特點特性分析,從混凝土施工、鋼筋選用綁扎施工、模板施工等多個施工程序對框架剪力墻結構主體工程施工技術進行分析,希望對當前框架剪力墻施工起到一定的啟發(fā)。
建筑工程框架剪力墻結構模式與傳統(tǒng)框架式建筑相比具有較大優(yōu)勢,兼具近些年流行隔斷式建筑結構的優(yōu)點,既保證了傳統(tǒng)框架剪力墻結構穩(wěn)定的載荷優(yōu)勢,又實現(xiàn)了墻體框架橫豎梁的載荷的力學的均勻分配。多數(shù)框架剪力墻結構工程建筑都具備良好的穩(wěn)定性及安全性,施工過程中可從建筑空間維度提高施工的便捷性。由于建筑工程框架剪力墻結構存在水平方向抗壓性較弱,在復雜外力載荷作用下長時間會出現(xiàn)一定的物理變形,但由于其主體墻抗韌性沖擊較強,框架剪力墻即使承受較大的沖擊與劇烈載荷時也不會導致框架剪力墻為主體的高層建筑物產生明顯的物理變形。實際工程建造中,若所處施工地點的地質條件差,氣候復雜,地形抗震等級高,應選用加固后的豎向性剪力墻結構。由于房屋建筑物墻體的因施工原因造成強度不足,因此,框架剪力墻外表面不能存在墻體的主體變形與產生缺口。在建造具有框架剪力墻的建筑物時,需要根據(jù)施工施工環(huán)境、施工設計選擇合適的建筑主體框架剪力墻結構,在提升框架剪力墻的施工質量的同時,保障框架剪力墻的安全穩(wěn)定性[3]。
混凝土澆筑施工技術是建筑工程基礎技術之一,決定著工程剪力墻結構主體結構的施工質量,其澆筑質量水平不但會影響整體建筑工程的抗干擾性與安全性,也決定著框架剪力墻結構的抗震性能。通常情況下,混凝土澆筑質量管控越好,工程建筑的安全水平也就越優(yōu)良,反之就越差。在進行剪力墻結構的主體混凝土澆筑時,其混凝土澆筑工藝需根據(jù)房屋建筑工程框架施工設計及實際工程概況進行判別。對于不同的建筑工程結構,應選取不同種類的混凝土來澆筑框架剪力墻結構的主體及其附屬設施?;炷翝仓?,首先對建筑工程框架剪力墻底部進行灌注。所選取的原料以小粒徑砂漿為主體,且混凝土澆筑后的墻體硬度應達到相應的行業(yè)標準時才能實施下一施工程序的進行,而當實施圓柱墻體施工時,由于其澆筑深度過大,施工時應采用傳統(tǒng)分層式的混凝土灌注方法,此種澆筑方法,可使框架剪力墻結構的粗糙度降低,提高表面的光滑度,另一方面能避免因強烈地震導造成的建筑主體框架破壞?;炷翝仓l件要保持一定溫度,降低混凝土水化,一般框架剪力墻結構主體工程施工混凝土所需要的溫度為30℃以下的入模條件,為防止?jié)仓^程中溫度異常增高,在溫度合適的條件,需對澆筑過程中嚴格控溫,必要時可采用鼓風機等鼓風設備對混凝土內部進行降溫,提高混凝土的和易性,同時做好剪力墻的養(yǎng)護[4]。
建筑鋼筋施工是支撐整個框架剪力墻結構主體工程重要是的施工技術之一,根據(jù)建筑工程框架對剪力墻結構進行合理創(chuàng)新設計,可在施工過程中減少鋼筋、砂石等建筑原材料的使用。施工剪力墻結構主體工程前,按照傳統(tǒng)施工程序,必須按照國家標準抽檢所應用鋼筋質量是否符合國家安全使用規(guī)范,實施完成各項力學性能試驗,并做好簽字留有記錄。在進行鋼筋施工過程中,應重點強調鋼筋的放置位置、焊接方法、搭接框架等關鍵參數(shù),也需要時刻關注框架剪力墻結構是否滿足建筑工程主體安全性要求。此外,在框架剪力墻主體工程結構鋼筋施工中,還應對搭接點進行加密卡扎處理,保證鋼筋框架的主體性。在實施二次加密綁扎時,應將主節(jié)點與加密捆扎保持相互垂直的角度,由于框架剪力墻建筑結構墻體面膨脹系數(shù)不同,采用的鋼筋型號、鋼筋材料等物理參數(shù)進行校對,從而保證建筑主體框架剪力墻結構質量達到施工要求。隨著建筑物層數(shù)的提高,剪力墻鋼筋綁扎技術還需要借助其他焊接工藝,在保證圓柱捆扎與主體鋼筋結構時,將框架剪力墻處于設計既定位置,從而使得剪力墻體與墻面始終保持垂直角度。
模板施工技術可在剪力墻結構主體框架下,檢驗各種框架剪力墻模板材料之間的長度與重量差異。一定程度上可反映出模板的質量,實際工程建筑中,大多數(shù)框架剪力墻模板的幾何參數(shù)外側長度大于其內部長度,但由于鋼筋混凝土結構體的硬度值水平較高,一般設計物理參數(shù)量基本為30cm 上下。由于建筑主體工程框架剪力墻主體結構更加貼近于實際高層建筑,一般在建筑工程實際施工中,為防止主墻體表面被破壞,保持其光滑性,可將軟性膨脹材料構筑于結構主墻體與剪力墻結構主體之間的縫隙,從而起到保護剪力墻的安全性。在進行剪力墻結構主體模板澆筑時,需要對建筑結構主體進行清洗,防止雜物進入模板表面。由于建筑工程框架的靈活性變化,在建筑工程實踐中,應該對已搭建的建筑結構體進行合理的清理措施,一方面建筑框架剪力墻結構主體出現(xiàn)角度傾斜問題,也可使高層建筑結構體的抗干擾性與抗壓安全性得到提高。在澆筑建筑工程框架時,應使框架剪力墻結構主體的角度保持穩(wěn)定,需要對已經設計的模板框架合理位置放置預備的鋼筋接頭設備,以保證模板結構的穩(wěn)定,提高剪力墻模板澆筑水平[5]。
從力學分析建筑工程框架剪力墻結構主體各種施工技術參數(shù)可得到,在實際工程施工實踐中施工方需要從以下3 個方面著手控制施工質量。
(1)嚴格審核進廠施工原材料質量,特別是鋼筋、砂石等技術參數(shù)要滿足國家強制標準,并與有資質的供貨商及時溝通聯(lián)系,建筑工程施工原材料運輸至施工工地后,則應安排專職工作人員對建筑原材料進行二次質量檢查,檢查相關質量說明,出廠合格證明,復核其技術參數(shù),嚴格禁止三無產品、質量不符合建筑要求的施工原材料進入建筑施工現(xiàn)場。
(2)在施工時要時刻關注框架剪力墻構件的技術參數(shù),在新參數(shù)的指導下,對現(xiàn)有的應用材料進行抗震性穩(wěn)固。最大限度發(fā)揮框架剪力墻的延伸性,就應在建筑施工的同時使剪力墻外表面承擔一定的載荷作用,借助鋼筋綁扎處理工藝中的加密焊保證焊接結構的穩(wěn)固性,在此基礎上對框架剪力墻的外表面進行拋光打滑,為后續(xù)工序提供良好基礎。
(3)框架剪力墻建筑主體結構進行換層施工時,則應采取不間斷施工,保持其結構的連續(xù)性,防止出現(xiàn)二次形變,在保證建筑工程框架主體支撐力穩(wěn)定的同時,避免因復雜應力過大對建筑工程主體剪力墻造成損害。此外,在混凝土原材料配比及模板澆筑中,需要在混凝土入模前添加一定量的高效凝水劑,防止在施工過程因天氣原因溫度過高導致框架剪力墻發(fā)生較大面積的裂縫。
綜上所述,當前建筑工程施工主體中,剪力墻是我國建筑行業(yè)中最為常見的施工方式。傳統(tǒng)施工與框架結構與剪力墻結構相互融合,整體上提高了建筑主體的安全性與穩(wěn)定性,且在建筑空間主體設計中,平面層會保持良好的靈活性。在框架剪力墻施工過程中,為了保持框架的主體結構良好的性能,施工單位需嚴格把控每一項施工工序,提出合理化建議,經上級部門審核通過后,進行工程實踐,各大工程公司同時應加大新技術的開發(fā)力度,合理利用大型機械設備,提高施工效率,提高框架剪力墻的施工技術水平,保證建筑主體的安全性,在此基礎上進行優(yōu)化與提升,為我國建筑行業(yè)整體提升做出應有的貢獻。