淺談高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻施工技術(shù)

文/馮翼 湖南省湘鄉(xiāng)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局 湖南湘鄉(xiāng) 411400

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淺談高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻施工技術(shù)

文/馮翼 湖南省湘鄉(xiāng)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局 湖南湘鄉(xiāng) 411400

【摘要】隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，混凝土成為城市建筑的重要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)為應(yīng)對不同建筑物的功能需求，逐漸形成完整的、科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)。其中混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是運(yùn)用頻率較大、抗震能力較強(qiáng)、塑造能力較強(qiáng)的建筑施工方式。另一方面，在混凝土框架-剪力墻的設(shè)計(jì)對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員而言，仍處于研究發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。由于其設(shè)計(jì)不僅僅依靠設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)需要依靠計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從而增加了設(shè)計(jì)的難度。因而，對高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻施工技術(shù)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。本文從高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻概念和類型入手，分析混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻的協(xié)同技術(shù)。從而實(shí)現(xiàn)對具體的高層建筑施工中混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)中澆筑問題、大模板問題的技術(shù)分析研究。最終實(shí)現(xiàn)高層建筑的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；混凝土；框架結(jié)構(gòu)；剪力墻；施工技術(shù)

目前，隨著城市建筑用地的緊張，高層建筑成為城市規(guī)劃的重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)中，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻主要承擔(dān)抗震的安全性能。因而建筑施工中充分考慮建筑物的結(jié)構(gòu)剛度現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)高層建筑混凝土框架和剪力墻的協(xié)同一致，對具體施工中框架-剪力墻設(shè)計(jì)進(jìn)行針對性研究分析，提高建筑施工的科學(xué)性都成為當(dāng)前高層建筑施工設(shè)計(jì)中迫在眉睫的研究分析項(xiàng)目①。

1 高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)布置技術(shù)

（1）高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)相關(guān)理論

混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)承擔(dān)建筑物各種壓力的結(jié)構(gòu)體系，具有較強(qiáng)的剛度、承載力，因而是高層建筑的重要技術(shù)之一。良好的混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)能夠保證建筑物在地震時(shí)總體結(jié)構(gòu)不受影響，以此避免建筑物大規(guī)模性坍塌?？蚣?剪力墻的受力性能主要取決于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同性，具體而言，是取決于剪力墻的數(shù)量和位置布置，合理的剪力墻數(shù)量能夠增加高層建筑的結(jié)構(gòu)功能，也能夠增加建筑平面布置的美觀和實(shí)用性②。

（2）高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)布置

根據(jù)高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)資料可知，高層建筑的結(jié)構(gòu)布置，主要是對框架-剪力墻數(shù)量、分布位置、框架的整體設(shè)計(jì)和施工技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)管。

一方面，高層建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的布置技術(shù)要點(diǎn)。數(shù)量布置主要是基于提高框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震系數(shù)。通常情況下，剪力墻的數(shù)量同結(jié)構(gòu)剛度成正比，但同建筑豎向的壓力成反比，同時(shí)增加工程建筑造價(jià)。所以，出于經(jīng)濟(jì)角度思考，剪力墻的數(shù)量應(yīng)該充分考慮剪力墻截面面積與樓層面積之間的比例關(guān)系，剪力墻截面抗彎剛度，按照國家相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，使建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益和安全性能達(dá)到最優(yōu)化。

另一方面，高層建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)布置的要求。只有根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，才能保證高層建筑通過審核監(jiān)測，正式竣工，投入使用③。

總之，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力結(jié)構(gòu)的技術(shù)在于根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高層建筑的統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2 高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同技術(shù)

（1）高層建筑混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)

充分掌握高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)，能夠有效避免不同抗側(cè)力組成的受力體系對高層建筑物中不同樓層的影響，并且高效實(shí)用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)。目前，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)變形特征主要分為以下幾個(gè)特點(diǎn)④：

首先，剪力墻結(jié)構(gòu)呈彎曲型變異，主要是由于混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)是豎向懸臂彎曲結(jié)構(gòu)。如圖1所示:

圖1-高層混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻彎曲變形

其次，混凝土框架和剪力墻剪切型變形，主要是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻受水平方向的力影響。如圖2所示。

圖2-高層建筑混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)剪切變形

最后，高層建筑混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)反S形的彎剪型位移變形，主要是受水平壓力、混凝土框架和剪力墻三者共同作用。如圖3所示。

圖3-高層建筑混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)剪切位移變形

（2）高層建筑混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)

高層建筑混凝土框架和剪力墻受力特點(diǎn)可以分為水平受力和垂直受力。

首先，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的水平受力特點(diǎn)在不同樓層的表現(xiàn)不同。一方面是在下部樓層受力特點(diǎn)，剪力墻促使框架出現(xiàn)彎曲型變形，從而使自身承受絕大部分的剪力壓力。另一方面，在上部樓層，混凝土框架結(jié)構(gòu)主要承受拉回剪力墻變形的附加剪力的壓力?？傮w而言，混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)之間的受力分配比例為VW/VF,同時(shí)隨樓層變化而變化?；炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)所受壓力不受樓層變化而演變。而實(shí)現(xiàn)混凝土框架和剪力墻變形協(xié)調(diào)技術(shù)，有利于盡可能減少側(cè)移力對建筑的影響，使

混凝土框架和剪力墻實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理⑤。

3 具體高層建筑施工中混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)處理

（1）高層建筑施工中現(xiàn)澆混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)處理

高層建筑施工中現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)有兩項(xiàng)⑥：

一方面，是關(guān)于施工縫位置的留設(shè)技術(shù)。高層建筑中施工縫的留設(shè)主要基于受建力較小的結(jié)構(gòu)，在建筑物的梁上，一般而言，主梁上不留設(shè)施工縫，主要在次梁的跨中三分之一處留設(shè)。在建筑物的板上，單向板施工縫通常留設(shè)在同主筋平行的任意位置上；雙向板的施工縫留設(shè)則根據(jù)不同的施工設(shè)計(jì)產(chǎn)生變化。在建筑物的墻上，施工縫留置在剪力墻水平、垂直面的交接處。對于建筑物的柱，施工縫主要留置在標(biāo)高處，如梁面標(biāo)高處。最后，對于其他的建筑施工項(xiàng)目，如大截面梁等，要更加建筑標(biāo)準(zhǔn)，按照施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工縫的留置。

另一方面，是關(guān)于梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋布置的技術(shù)要求。在現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中，水平方向和垂直方面的鋼筋布置交叉在一起，數(shù)量過多。在整體施工技術(shù)上，影響滬混凝土的澆筑，不利于建筑物的總體結(jié)構(gòu)建筑。主要處理的技術(shù)方式有以下幾點(diǎn)：首先是改變混凝土的主要材質(zhì)。一般情況下，混凝土中進(jìn)入到梁柱中的主體材料是粗骨料，所以，采用細(xì)石能夠使混凝土澆筑速度快，效果明顯。前提是，更換材料要按照設(shè)計(jì)方案。其次是更換振搗工具。通常施工中使用的振搗棒直徑為30mm，在推動(dòng)混凝土同梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋的連接時(shí)效果不明顯。因而建議采用直徑更小的振搗棒。例如，2013年，某高層建筑施工隊(duì)在對梁柱鋼筋密集區(qū)混凝土振搗時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用直徑為20mm的振搗棒效果甚微，因而，施工人員采用了振搗棒和人工插搗共同作用的工作方式，能夠完成該項(xiàng)工作，并且效果完美。最后，可以將處于梁柱截面上部的大梁負(fù)彎矩鋼筋后放。主要是將負(fù)彎矩鋼筋同混凝土以水平方式接觸，之后迅速捆綁負(fù)彎矩鋼筋，再繼續(xù)澆筑混凝土促進(jìn)固定梁柱節(jié)點(diǎn)的振搗密實(shí)，形成整體，避免水平冷縫出現(xiàn)，增加混凝土結(jié)構(gòu)的承壓能力。

（2）高層剪力墻結(jié)構(gòu)大模板制作的相關(guān)施工技術(shù)處理

高層剪力墻結(jié)構(gòu)，主要采用大模板制作工藝⑦。而大模板決定剪力墻的總體外觀質(zhì)量效果。因而根據(jù)高層建筑施工技術(shù)要求，大模板必須擁有一定的性能，如傳統(tǒng)中的大模板面積為3mm的鋼板，使用年限較短，同時(shí)容易面板表面容易產(chǎn)生變形，使得混凝土的表面凹凸不平?，F(xiàn)如今，高層建筑施工統(tǒng)一采用高質(zhì)量的大模板制作工藝。例如，2013年，某高層建筑施工隊(duì)采用了6mm厚的鋼板作為大模板，并且加密大模板之間的距離，有效地增加混凝土面板的平整度，同時(shí)大模板的使用期限較同比增加了10%。

總之，對于高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻的具體技術(shù)而言，現(xiàn)如今需要處理的問題主要有上文所提三個(gè)工藝。

結(jié)語：

綜上所述，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩者之間是相互作用，相互影響的。在解決高層建筑的施工問題時(shí)，應(yīng)借鑒高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的分析研究，從結(jié)構(gòu)分布特點(diǎn)，變形和受力情況入手，最終根據(jù)具體的施工情況，在統(tǒng)籌全局的前提上，有針對性地進(jìn)行技術(shù)提升。另一方面，本文缺少對不同樓層的混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效分析，因而，在未來實(shí)踐和理論研究中，應(yīng)加強(qiáng)對不同樓層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析，從而提高高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻技術(shù)的全面提升，實(shí)現(xiàn)高層建筑施工技術(shù)的科學(xué)性，增加高層建筑的安全性能，從而促進(jìn)城市發(fā)展建設(shè)。

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