簡(jiǎn)析框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)

馮永彬

大元建業(yè)集團(tuán)股份有限公司 河北滄州 061000

根據(jù)綠色制造的定義，綠色制造領(lǐng)域包括三個(gè)部分：制造問(wèn)題（包括產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程）、環(huán)境保護(hù)問(wèn)題和資源的優(yōu)化與利用問(wèn)題。綠色制造是這三個(gè)部分的交匯點(diǎn)。建筑業(yè)的現(xiàn)代化。通常是指通過(guò)大型工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代制造、運(yùn)輸、安裝和科學(xué)管理。其主要生產(chǎn)方式是以構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)和裝配施工為主，以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、零部件化、施工機(jī)械化為特點(diǎn)，利用信息技術(shù)將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工集成到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中。實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、生命周期價(jià)值最大化的新型建筑生產(chǎn)方式的可持續(xù)發(fā)展。這也表明，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，綠色建筑充分覆蓋了建筑業(yè)的現(xiàn)代化。組裝的建筑物不是工業(yè)化的整體，而是它的重要組成部分。當(dāng)前，建筑業(yè)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，積極響應(yīng)綠色節(jié)能高效的口號(hào)。為了提高建筑業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，組合建筑已成為一個(gè)新的探索階段。同時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)的施工也成為研究的重點(diǎn)。目前，建筑施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的模擬分析有兩種理論來(lái)源，即單元法和逐級(jí)建模法。本文在現(xiàn)有有限元軟件ANSYS 和SAP2000 的基礎(chǔ)上，建立了單層雙層剪力墻和住宅整體結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，為工程的實(shí)際施工提供了有益的參考[1]。

1 結(jié)構(gòu)施工仿真

結(jié)構(gòu)施工仿真的關(guān)鍵是模型本身與實(shí)際結(jié)構(gòu)的一致性，包括模型的剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)；第二個(gè)關(guān)鍵是使模擬的施工過(guò)程與實(shí)際施工相一致。在傳統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中，忽略了層間水準(zhǔn)對(duì)豎向變形的影響，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)分析中采用一次加載法進(jìn)行施工荷載模擬。對(duì)于組合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大區(qū)別是，考慮到現(xiàn)場(chǎng)裝配，構(gòu)件需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的完成涉及多個(gè)參數(shù)的影響。對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行完全等效模擬是非常困難的。在應(yīng)用軟件進(jìn)行Toperform 結(jié)構(gòu)施工模擬時(shí)，一般在實(shí)際施工的基礎(chǔ)上作出適當(dāng)?shù)募僭O(shè)，并考慮主要因素，采用簡(jiǎn)化方法進(jìn)行分析，以適應(yīng)實(shí)際情況。[2]

本文根據(jù)工程剪力墻的實(shí)際安裝情況進(jìn)行了簡(jiǎn)化仿真分析，基本假定剪力墻周?chē)臉?gòu)件已經(jīng)安裝完畢，具體步驟如下：

（1）先預(yù)制現(xiàn)澆梁，并將插層嵌入地面梁的上表面；

（2）將組合墻安裝在地面梁上，并將組裝的孔與注漿地基梁和第一墻連接起來(lái)；

（3）第二墻安裝在第一墻上，并加以灌漿。

同時(shí)，根據(jù)實(shí)際拼裝剪力墻的施工模式，結(jié)合實(shí)際工程剪力墻的安裝情況，進(jìn)行了簡(jiǎn)化仿真分析結(jié)構(gòu)，采用分層安裝程序進(jìn)行近似模擬。根據(jù)實(shí)際截面特征定義各部件。施工階段的荷載只考慮樓板的靜載和活載的影響，并根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)荷載值進(jìn)行選擇[3]。

2 兩層整體剪力墻施工模擬的數(shù)值結(jié)果

利用ANSYS 的功能實(shí)現(xiàn)了部分剪力墻施工過(guò)程的模擬。第三個(gè)工作過(guò)程中剪力墻對(duì)模型的響應(yīng)圖。此時(shí)，假定組合剪切強(qiáng)度已達(dá)到下一工序前的施工強(qiáng)度。

采用ANSYS 單元技術(shù)對(duì)部分剪力墻構(gòu)件的安裝過(guò)程進(jìn)行了模擬。不考慮接觸的瞬態(tài)效應(yīng)，可以得到構(gòu)件模型的應(yīng)力-應(yīng)變?cè)茍D，圖3 顯示上部剪力墻安裝過(guò)程中上部構(gòu)件與下部構(gòu)件接觸?；炷猎诒砻嬷虚g區(qū)域和接觸面邊界區(qū)域的應(yīng)力值最大。第三道工序完成后，安裝上剪力墻。此時(shí)，第一剪力墻與底梁界面處的最大應(yīng)力值為5，7712.1MPa，最大應(yīng)變值為0.430x10-，對(duì)應(yīng)于最大值。影響力值為315765MPa，最大等效斜率為0。L29x10-＊第二剪力墻與下剪力墻接觸面的最大主應(yīng)力值為22592.5MPa，最重要的應(yīng)變值為0.287×10-S。這些成分處于安全狀態(tài)[4]。

3 全組合剪力墻施工數(shù)值模擬結(jié)果

根據(jù)的施工順序圖，進(jìn)行了加載施工模擬。由于空間有限，以四樓整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移響應(yīng)為描述對(duì)象，解釋了各施工階段內(nèi)力和變形的結(jié)果。圖4 顯示了全組合剪力墻結(jié)構(gòu)在不同施工階段的內(nèi)力變形響應(yīng)圖。通過(guò)對(duì)四層樓在上部層加載階段的位移分析，可以看出第四層的變形模式保持不變，整體位移變形值逐漸增大。結(jié)構(gòu)的總自振周期繼續(xù)增加，第一個(gè)自振周期以平移為主，第二個(gè)周期主要由自振周期的平移增加到0.4667，而以扭轉(zhuǎn)為主的第三個(gè)自振周期增加到0.3287。一次加載一個(gè)完全組裝的結(jié)構(gòu)是完成的。平移運(yùn)動(dòng)的第一自振周期為0.5034，平移運(yùn)動(dòng)的第二自振周期為0.4912，以扭轉(zhuǎn)為主的第三自振周期為0。3426。與分層加載相比，一次加載結(jié)構(gòu)的整體自振周期較大。

結(jié)果表明，剪力墻構(gòu)件的實(shí)際施工具有良好的力學(xué)性能，符合規(guī)范設(shè)計(jì)的要求。然后在相同參數(shù)下對(duì)兩層加載進(jìn)行了仿真。剪力墻的最大應(yīng)力應(yīng)變隨荷載的增加而增大，主要集中在剪力墻構(gòu)件接觸面的界面彈簧區(qū)和墻體的邊緣區(qū)域。

4 結(jié)語(yǔ)

由于組合混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工技術(shù)尚處于探索和發(fā)展階段，各種施工技術(shù)尚未形成成熟的施工體系。本文對(duì)組合剪力墻的施工模擬進(jìn)行了部分簡(jiǎn)化。結(jié)構(gòu)的施工模擬采用簡(jiǎn)化的盒式組合方式進(jìn)行施工模擬分析。隨著裝配式施工技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)實(shí)際施工過(guò)程對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)分析，有望為實(shí)際裝配提供更有效的依據(jù)。