建筑工程剪力墻施工技術(shù)探討

王子朋

（北京六建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100020）

0 引言

建筑業(yè)更加可持續(xù)的發(fā)展，進(jìn)一步有效提高了我國(guó)現(xiàn)階段建設(shè)項(xiàng)目的整體質(zhì)量和相應(yīng)的施工水平，適應(yīng)了現(xiàn)階段我國(guó)社會(huì)城市建設(shè)方面的進(jìn)一步有序發(fā)展。尤其是現(xiàn)階段相應(yīng)的建筑工程，在施工技術(shù)發(fā)展以及創(chuàng)新過(guò)程中進(jìn)一步深化，建筑工程的施工技術(shù)是對(duì)建筑物穩(wěn)定性方面的重要保證，也是因?yàn)槿绱?，質(zhì)量體系一直是現(xiàn)階段的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，也進(jìn)一步保證相關(guān)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。

1 建筑工程中剪力墻的施工要求

剪力墻在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中是一種結(jié)構(gòu)墻體，也可以作為抗震墻使用。這種墻體的厚度相對(duì)較小，使用規(guī)模更大，具有較強(qiáng)的承載力。剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用，進(jìn)一步提升了建筑的整體支撐效果和抗壓效果，對(duì)保證建筑本身的安全性和穩(wěn)定性有著非常重要的作用。為了能夠達(dá)到良好的使用效果并且滿足建筑設(shè)計(jì)的基本需求，在剪力墻使用的過(guò)程中需要在墻體設(shè)計(jì)一定的洞口，但是這樣反而會(huì)影響其本身的承載能力。在實(shí)際情況中，根據(jù)剪力墻洞口設(shè)計(jì)的不同可以將其分為幾個(gè)不同的種類。首先是實(shí)體剪力墻。這種類型的墻主要是指在剪力墻上沒(méi)有設(shè)置洞口，通常穩(wěn)定性和承載力非常強(qiáng)。其次是整體小開口剪力墻。該類型的剪力墻在使用的過(guò)程中墻體上會(huì)存在孔洞，但孔洞的面積并不大，通常不會(huì)超過(guò)整個(gè)結(jié)構(gòu)的15%。雖然洞口較小，但也會(huì)在一定程度上影響剪力墻結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和承載力，在使用過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致連梁處出現(xiàn)反彎的情況。再次是連肢剪力墻結(jié)構(gòu)。該類型的剪力墻通常會(huì)在墻體上設(shè)置較大的洞口，對(duì)整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響較大，很難保證剪力墻具有較高的承載力，在一定程度上影響剪力墻結(jié)構(gòu)的承壓效果。在設(shè)置剪力墻端部暗柱時(shí)，采取的方法也存在一定差異性，需要結(jié)合具體情況才能確定。

2 剪力墻施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

2.1 新型高層建筑層間剪力墻混凝土置換加固施工技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展以及城市土地利用日趨緊張，以混凝土剪力墻為結(jié)構(gòu)體系的高層建筑越來(lái)越多，剪力墻質(zhì)量問(wèn)題也時(shí)有發(fā)生，大多是混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。目前常用的針對(duì)混凝土剪力墻的加固技術(shù)有增大截面法、粘貼鋼板或纖維片材加固技術(shù)以及混凝土置換加固技術(shù)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，其中混凝土置換加固最為直接有效。

2.1.1 加固材料

（1）水泥。水泥的性能和質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）的規(guī)定，同時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用收縮較小的水泥品種。

（2）混凝土。卸載柱采用C55同等級(jí)二次灌漿料澆筑，二層剪力墻加固采用的混凝土為C60微膨脹細(xì)石混凝土，混凝土應(yīng)進(jìn)行試配確定配合比，現(xiàn)場(chǎng)施工中混凝土強(qiáng)度等級(jí)均應(yīng)按規(guī)定檢驗(yàn)[1]。

2.1.2 卸載柱施工

卸載柱與上下墻體的連接方式為墻體鉆取洞口，然后采用二次灌漿料與卸載柱整體現(xiàn)澆的方式，卸載柱延伸至上下層的卸載柱與剪力墻結(jié)合面應(yīng)鑿毛。

2.1.3 混凝土置換

（1）鑿除需置換的混凝土之前，應(yīng)確定可靠的支撐方案并實(shí)施，保證在鑿除過(guò)程中不產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫、變形等不良影響。

（2）在分段鑿除不合格混凝土?xí)r，應(yīng)在分界線處多鑿30mm，確保置換混凝土面積和結(jié)合面的結(jié)合。鑿除需置換的混凝土至合格混凝土表面，清理干凈浮渣；鑿除過(guò)程中不得損傷原有鋼筋。

（3）在鑿除不合格混凝土過(guò)程中可能對(duì)原鋼筋有擾動(dòng)，在澆筑新的混凝土之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)直、回位，損傷嚴(yán)重的鋼筋采用綁扎搭接時(shí)搭接長(zhǎng)度大于40d，焊接連接時(shí)單面焊接10d，雙面焊5d。

（4）在鑿除不合格混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)注意安全，嚴(yán)防混凝土塊墜落砸傷下層樓蓋。

（5）重新澆筑混凝土前應(yīng)對(duì)其相連界面進(jìn)行處理，鑿成齒形粗糙面并在重新澆筑混凝土前冷刷一層純水泥漿。

（6）混凝土在澆筑后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面保持濕潤(rùn)。

2.2 超聲檢測(cè)鋼板剪力墻空洞缺陷的技術(shù)

鋼板混凝土組合剪力墻（簡(jiǎn)稱鋼板剪力墻）作為一種新型剪力墻形式，在裝配式建筑中有廣闊的應(yīng)用前景，但在實(shí)際施工過(guò)程中易造成剪力墻內(nèi)部存在空洞或不密實(shí)區(qū)。目前，測(cè)試鋼管混凝土密實(shí)性主要采用敲擊法和超聲波法，敲擊法用來(lái)判斷鋼管內(nèi)表面是否脫空，而超聲波法常用于檢測(cè)混凝土內(nèi)密實(shí)性?！冻暦z測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21☆2000）中常用的超聲檢測(cè)方法有對(duì)測(cè)法、平測(cè)法、斜測(cè)法，涉及的檢測(cè)數(shù)據(jù)多以概率法分析聲時(shí)（聲速）、波幅為主，而波列、波形、頻譜等超聲檢測(cè)分析方法卻很少被綜合利用。采用KON-NM-4A非金屬超聲檢測(cè)分析儀軟件，依據(jù)超聲波檢測(cè)混凝土規(guī)程中概率法分析，對(duì)超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行聲速異常值判斷，再通過(guò)波形、頻譜分析進(jìn)行補(bǔ)充判斷。首先根據(jù)超聲檢測(cè)測(cè)點(diǎn)布置、換能器耦合調(diào)零要求，在分析軟件內(nèi)設(shè)置測(cè)距為160mm，聲時(shí)修正為－2.8μs，判定方式為內(nèi)定；再統(tǒng)計(jì)分析聲速平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、離差系數(shù)及單點(diǎn)異常判斷值；最后提取密實(shí)、缺陷處的波列、波形、頻譜。超聲檢測(cè)分析結(jié)果多是以數(shù)據(jù)的形式表示，缺少直觀性，根據(jù)本研究中超聲檢測(cè)鋼板剪力墻的聲速值，嘗試采用軟件Surfer對(duì)聲速值進(jìn)行數(shù)值處理，以便能直觀表示結(jié)果。在進(jìn)行數(shù)值處理時(shí)，首先選用改進(jìn)Shepard算法對(duì)不規(guī)則分布的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格化；再通過(guò)內(nèi)插法插值后生成一系列光滑曲線；最后將同一等值線分割網(wǎng)格定義為不同顏色屬性值。

2.3 設(shè)置異形端柱剪力墻配筋設(shè)計(jì)方法

抗震設(shè)防高烈度地區(qū)整體結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的層間位移角是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵控制指標(biāo)。對(duì)側(cè)移變形曲線特征為彎曲型的剪力墻結(jié)構(gòu)，為滿足多遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈性層間位移角的規(guī)范限值要求，通常會(huì)采取在建筑周邊距離中性軸較遠(yuǎn)端墻體上增設(shè)端柱的方式，來(lái)增大結(jié)構(gòu)平面的抗彎慣性矩，提高整體結(jié)構(gòu)抗側(cè)效率。有時(shí)由于端柱某方向截面尺寸過(guò)大，影響建筑使用功能，實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用如L形、T形、Z形等異形端柱。當(dāng)前應(yīng)用較普遍的常規(guī)計(jì)算軟件中，對(duì)墻柱采用直接疊加的計(jì)算處理方法，各自采用不同的計(jì)算假定，框架柱采用桿單元，墻身采用殼單元，無(wú)法準(zhǔn)確的將端柱與墻身作為整體構(gòu)件進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，端柱與墻身重疊部分的結(jié)構(gòu)剛度也有重復(fù)計(jì)算問(wèn)題，造成帶端柱剪力墻配筋計(jì)算結(jié)果不合理，因此設(shè)計(jì)時(shí)建議優(yōu)先采用殼單元模擬端柱的計(jì)算模型，即將端柱按等截面翼緣墻肢輸入的計(jì)算模型。現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的計(jì)算軟件如PKPM、YJK系列，對(duì)采用殼單元方式模擬的端柱配筋計(jì)算時(shí)，會(huì)將端柱與其相連墻身采用等效墻厚的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)法考慮異形端柱墻肢截面形狀特征對(duì)配筋計(jì)算結(jié)果的影響。通過(guò)對(duì)某實(shí)際工程中帶L形端柱墻肢配筋設(shè)計(jì)方法的對(duì)比驗(yàn)證分析可知，采用殼單元與實(shí)體單元計(jì)算模型的包絡(luò)結(jié)果進(jìn)行構(gòu)件抗彎承載力設(shè)計(jì)，可保證其配筋設(shè)計(jì)安全。因此，建議對(duì)設(shè)置L形、T形、Z形等異形截面端柱的剪力墻或截面尺寸較大的矩形端柱剪力墻，其配筋設(shè)計(jì)時(shí)補(bǔ)充實(shí)體單元計(jì)算模型進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，以考慮端柱截面形狀特征對(duì)墻肢配筋計(jì)算結(jié)果的影響。同時(shí)考慮到截面不規(guī)則性對(duì)構(gòu)件受力的不利影響，實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)建議適當(dāng)提高此類構(gòu)件的設(shè)計(jì)富余度[2]。

2.4 剪力墻外包鋼板

對(duì)于所有剪支墻和核心筒墻體采用外包鋼板和角鋼的做法，通過(guò)外包鋼板的做法對(duì)墻體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，提高其豎向承載力及水平荷載。粘貼鋼板前，按設(shè)計(jì)規(guī)格間距放線在粘貼面上，然后將鋼板加工成型。用角磨機(jī)將加工好的鋼板打磨粗糙。提前將鋼板錨栓安裝部位鉆好孔。鋼板粘貼固化后，委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)鋼板粘貼質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)并出具檢測(cè)報(bào)告。最后，再對(duì)鋼板表面施工防腐及防銹保護(hù)層。鋼板表面防護(hù)層施工前，先對(duì)鋼板進(jìn)行除銹處理，然后懸掛鋼絲網(wǎng)，用噴涂機(jī)噴灑水泥砂漿。

2.5 剪力墻厚度與配筋

合理控制剪力墻的厚度以及配筋能夠進(jìn)一步提升整體應(yīng)用效果。在剪力墻結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要根據(jù)建筑抗震需求以及相關(guān)規(guī)范中的要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。但是部分規(guī)定在面對(duì)多層或是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候并不能完全適用。如果建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于空間有一定的要求而不能設(shè)計(jì)外縱墻、翼墻等，則墻體的厚度需要達(dá)到320mm的最低值，同時(shí)進(jìn)行合理計(jì)算和分析，保證墻肢軸壓比滿足工程的實(shí)際需求。對(duì)于墻體配筋率的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循我國(guó)相關(guān)規(guī)范中各項(xiàng)條款所規(guī)定的內(nèi)容，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010—2010）中明確規(guī)定，如果抗震的等級(jí)為123級(jí)，那么在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其墻體的配筋率不得低于0.25%，加強(qiáng)部位的配筋率應(yīng)在0.3%及以上。此外，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行配筋的過(guò)程中需要根據(jù)剪力墻的壓力進(jìn)行合理計(jì)算，并且以結(jié)果為基礎(chǔ)適當(dāng)增加鋼筋的用量，以滿足剪力墻結(jié)構(gòu)的建設(shè)需求，但需要考慮到剪力墻本身的形狀和厚度，如果盲目增加鋼筋的用量，會(huì)導(dǎo)致墻體自重過(guò)大。

2.6 高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)

抗震設(shè)防高烈度地區(qū)整體結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的層間位移角是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵控制指標(biāo)。對(duì)側(cè)移變形曲線特征為彎曲型的剪力墻結(jié)構(gòu)，為滿足多遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈性層間位移角的規(guī)范限值要求，通常會(huì)采取在建筑周邊距離中性軸較遠(yuǎn)端墻體上增設(shè)端柱的方式，來(lái)增大結(jié)構(gòu)平面的抗彎慣性矩，提高整體結(jié)構(gòu)抗側(cè)效率。

2.6.1 結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)

剪力墻與框架均屬于獨(dú)立的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，兩者在變形性質(zhì)等方面存在差異，在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)局部單獨(dú)變形的情況。從位移量的角度看，普遍具有上部剪力墻的位移大于下部剪力墻位移的特點(diǎn)，而隨著位移量達(dá)到某限定值時(shí)，將影響框架結(jié)構(gòu)頂部與剪力墻的使用狀態(tài)，如以剪切型曲線形式發(fā)生的變形。因此，設(shè)計(jì)高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，必須高度重視框架和剪力墻的變形協(xié)調(diào)性，在框架和剪力墻結(jié)構(gòu)中尋求平衡點(diǎn)，協(xié)調(diào)好框架與剪力墻的受力變形關(guān)系。

2.6.2 機(jī)構(gòu)控制

隨著建筑剪力墻數(shù)量的增加和剛度的提升，會(huì)對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的承載性能造成影響，較為直接的表現(xiàn)是在一定程度上削弱了框架剪力墻結(jié)構(gòu)的形態(tài)控制力度。針對(duì)此特點(diǎn)，在高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，宜通過(guò)計(jì)算在框架剪力墻結(jié)構(gòu)合適的部位設(shè)置適量的塑性鉸裝置。在該配置方式下，若高層建筑使用期間受到地震能量的沖擊作用，框架剪力墻結(jié)構(gòu)可進(jìn)行耗能，減小外部能量對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性所造成的不良影響。

2.6.3 設(shè)置鋼筋混凝土剪力墻板

受地震能量的沖擊作用，高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)受到影響，可能有側(cè)向過(guò)度位移的情況。為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，設(shè)置適量鋼筋混凝土剪力板構(gòu)件，通過(guò)此類裝置的應(yīng)用，規(guī)避框架剪力墻結(jié)構(gòu)剪力滯后的問(wèn)題，切實(shí)提高結(jié)構(gòu)的剛度。此時(shí)，當(dāng)建筑受到地震能量沖擊作用后，高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)側(cè)向位移，整體仍維持原狀。

2.6.4 控制剪力墻的數(shù)量

在高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)的組成中，隨著剪力墻數(shù)量的增加，其剛度與體積也相應(yīng)變大，會(huì)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期造成影響（變?。?，若建筑遇到地震能量的沖擊，更易受到破壞，存在嚴(yán)重的危害。針對(duì)此問(wèn)題，在高層框架剪力墻的設(shè)計(jì)中，需要控制好剪力墻的數(shù)量。具體而言，要在滿足結(jié)構(gòu)正常使用的基礎(chǔ)上控制剪力墻的數(shù)量及剛度，使其穩(wěn)定在許可范圍內(nèi)。此時(shí)，適量的剪力墻可以發(fā)揮出應(yīng)有的作用，連同框架結(jié)構(gòu)共同受力，為高層建筑結(jié)構(gòu)提供安全層面的保障。

2.7 大墻肢處理

剪力墻結(jié)構(gòu)本身具有一定的延伸性，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要考慮這一特性對(duì)墻體整體承載力、安全穩(wěn)定性以及耐久性的影響。為了有效降低負(fù)面影響，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中如果使用到較長(zhǎng)的剪力墻，那么需要先保證這部分墻體自身的承載力能夠滿足工程的實(shí)際需求。同時(shí)，為了提高墻體的整體承載力，設(shè)計(jì)人員可以考慮將剪力墻結(jié)構(gòu)劃分為數(shù)量眾多的獨(dú)立墻段。如果使用較短的剪力墻，那么就需要通過(guò)配筋的合理設(shè)計(jì)來(lái)提高墻體的整體承載力和強(qiáng)度。而為了保證剪力墻結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，施工前需要對(duì)剪力墻進(jìn)行開洞，并在施工完成后再將洞口砌填。

3 結(jié)語(yǔ)

剪力墻施工技術(shù)在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，可以有效滿足建筑的空間使用需求，改善建筑整體性能，增強(qiáng)美觀性和實(shí)用性，因此受到人們的廣泛歡迎。在施工作業(yè)當(dāng)中，應(yīng)該明確具體的工藝要求，嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提高施工質(zhì)量和效率。在做好結(jié)構(gòu)計(jì)算和布置的同時(shí)，要明確模板施工、鋼筋施工和混凝土施工的要點(diǎn)及質(zhì)量控制措施。同時(shí)，通過(guò)免抹灰技術(shù)和大開間施工技術(shù)等，滿足不同情況下的施工需求，真正發(fā)揮剪力墻的功能優(yōu)勢(shì)，提高建筑工程的綜合效益。