剪力墻抗剪抗震的施工技術(shù)研究

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摘要：自我國(guó)邁入21世紀(jì)以來(lái)，城市建設(shè)的步伐愈發(fā)緊湊，高層建筑的數(shù)量不斷增多，而鋼筋混凝土的框架剪力墻結(jié)構(gòu)是其主要的建筑結(jié)構(gòu)。本文分別先研究了框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗剪、抗震，在明確剪力墻中各組成要素重要性的基礎(chǔ)上討論了剪力墻的施工技術(shù)要點(diǎn)，為高層建筑的施工質(zhì)量和施工安全有一定的指導(dǎo)意義和理論意義。

關(guān)鍵詞：建筑技術(shù)科學(xué)；框架剪力墻；施工技術(shù)

0引言

現(xiàn)代高層的剪力墻結(jié)構(gòu)主要是由鋼筋和混凝土組成，由于高層建筑物的自重大、質(zhì)量要求高，而且在底部承受復(fù)雜的剪力和軸力等，所以底部剪力墻的抗震性能要求非常高。剪力墻又是整個(gè)建筑承受荷載、風(fēng)力或其他不可抗力的構(gòu)件，所以對(duì)其抗剪性能也有很高的要求。在設(shè)計(jì)滿足以上兩點(diǎn)要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)際施工來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的效果，這就要求施工技術(shù)過(guò)關(guān)。所以，無(wú)論是設(shè)計(jì)的抗震、抗剪性能，還是施工的技術(shù)問(wèn)題，都要嚴(yán)格要求，從而保證整個(gè)建筑的質(zhì)量安全。

1剪力墻的抗震性研究

1.1地震對(duì)剪力墻的影響

我國(guó)處于環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶兩個(gè)世界上最活躍的地震帶，是一個(gè)多地震的國(guó)家。在地震發(fā)生時(shí)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻承擔(dān)約80%的水平地震作用。但是剪力墻過(guò)少與過(guò)多都會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的抗震性能———剪力墻過(guò)少，將難以承擔(dān)地震時(shí)的水平作用，但剪力墻過(guò)多，又會(huì)加大地震的額相應(yīng)作用。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)抗震等級(jí)，如何優(yōu)化剪力墻的數(shù)量，是一門比較高深的學(xué)問(wèn)。即使剪力墻的設(shè)計(jì)按照“強(qiáng)剪弱彎”的原則設(shè)計(jì)，但是當(dāng)一些強(qiáng)地震突發(fā)，地震力足夠大，造成剪力墻某一部位產(chǎn)生幾種破壞。因此剪力墻地段的變形和耗能水平必須成為重點(diǎn)參考目標(biāo)。

1.2剪力墻優(yōu)化我們先研究一下

C60混凝土下，100厘米墻和150厘米墻以及墻內(nèi)部是否安裝鋼板（3.5%的配置率）的軸壓比在使用C60級(jí)別混凝土以及墻厚100厘米時(shí)候，在樓層接近80層時(shí)，剪力墻的軸壓比已經(jīng)超出了0.5，已經(jīng)危及到了建筑物的安全性。當(dāng)增加墻體厚度到150厘米時(shí)，或者再在其中配置鋼板，都可以滿足軸壓比的要求。單方面配置鋼板時(shí)，剪力墻的體積將會(huì)節(jié)約，減少建筑面積，還能增加使用面積。但在實(shí)際中，應(yīng)該從外觀、經(jīng)濟(jì)性和安全性等多方面考慮，選擇最優(yōu)的方案，即滿足安全使用和質(zhì)量要求的前提下，盡可能同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性和外觀要求。一般情況下，可以通過(guò)增加墻體水平方向和豎直方向配鏡率來(lái)提升剪力墻的剪力墻的抗剪抗震力，但是這種方法成效有限。對(duì)于鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件的受剪承載力的公式可以表示如下：Va=Vs+Vc+Vp其中：Vs為鋼筋的貢獻(xiàn)大??；Vc為混凝土的貢獻(xiàn)大??；Vp為軸力對(duì)剪力的影響。Vs=Avfyds其中：Av為水平方向鋼筋的鋪設(shè)面積；fy為鋼筋的屈服強(qiáng)度；d為剪力墻的開(kāi)裂高度；s為分布筋的鋼筋間距。如果選擇斜方向布置鋼筋，則應(yīng)該是Vs=Avfyd（sin琢+cos琢）s，當(dāng)sin琢=cos琢?xí)r，即鋼筋的傾斜角度為45°時(shí)，剪力墻的承載面積將大幅度提升，大約41.42%。內(nèi)置鋼板的組合式剪力墻是剪力墻抗震性能優(yōu)化的有效途徑，優(yōu)化構(gòu)件的承載力，提高其延性，增強(qiáng)其耗能能力，鋼板能夠取代混凝土承受更多的剪力，從而有效提升剪力墻的抗震性能。

2剪力墻的抗剪性研究

2.1剪力墻抗剪性能研究現(xiàn)狀

雖然我國(guó)對(duì)剪力墻的使用已經(jīng)非常普遍了，對(duì)普通的鋼筋混凝土剪力墻研究也很多，但是對(duì)于鋼板混凝土剪力墻的研究比較缺乏。在國(guó)內(nèi)，研究鋼板混凝土剪力墻的學(xué)者孫建超等[2]、楊曉蒙等[3]和聶建國(guó)等[4]通過(guò)對(duì)不同剪力墻結(jié)構(gòu)在不同情況下的試驗(yàn)和研究，提出了內(nèi)嵌鋼板混凝土墻受剪承載力的計(jì)算公式、通過(guò)研究?jī)?nèi)嵌鋼板混凝土墻的變形能力和耗能能力給出了鋼板含鋼率、分布鋼筋配筋率等構(gòu)造措施建議，以及發(fā)現(xiàn)了外包鋼板混凝土墻受剪承載力高、延展性大等特點(diǎn)。由上，已有的部分試驗(yàn)不能完全反映墻體的剪切破壞性能，因?yàn)樵谠囼?yàn)中試件的最終破壞取決于墻底部的彎壓破壞。

2.2剪力墻抗剪性能的計(jì)算

在我國(guó)，計(jì)算剪力墻抗剪性能之前，一般先作如下假定：①混凝土所承擔(dān)的剪力和形成腹剪斜裂縫或彎剪斜裂縫的剪力相同；②驗(yàn)算截面以上h0/2處受拉邊緣的應(yīng)力達(dá)到0.3fc時(shí)認(rèn)為是形成彎剪斜裂縫的條件；腹板中的主拉應(yīng)力達(dá)到fc時(shí)認(rèn)為達(dá)到形成腹剪斜裂縫的條件；③混凝土所承擔(dān)的剪力+45°桁架模型計(jì)算的水平分布鋼筋所承擔(dān)的剪力=剪力墻的抗剪承載力；④與單調(diào)加載的情況相比，反復(fù)加載下的受剪承載力降低20%；⑤偏心受拉剪力墻的受剪承載力未進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)受力性能，參照偏心受壓剪力墻承載力規(guī)律經(jīng)折減后給出計(jì)算公式[5]。在以上假定適用的情況下，鋼筋混凝土偏心受壓剪力墻斜截面受設(shè)計(jì)表達(dá)式如下：VW燮1姿-0.5（0.5ftbh0+0.13NAWA）+fyvAshSvh0鋼筋混凝土偏心受拉剪力墻斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式如下：VW燮1姿-0.5（0.5ftbh0-0.13NAWA）+fyvAshSvh0國(guó)外的剪力墻受剪承載力計(jì)算方法和我國(guó)的計(jì)算方法差距略大，我們不再研究討論。

2.3剪力墻抗剪抗剪性能研究

剪力墻受剪受剪承載力計(jì)算模式可以由混凝土抗剪力和抗剪鋼筋的抗剪力兩項(xiàng)組成。其中混凝土混凝土抗力考慮必須考慮鋼筋混凝土強(qiáng)度、剪跨比和軸向力的影響。宜考慮混凝土強(qiáng)度降低系數(shù)和縱筋的作用，抗剪鋼筋的抗力可以采用桁架模型計(jì)算?；炷翉?qiáng)度指標(biāo)采用其軸心抗壓強(qiáng)度的0.5次方較為合理。

3剪力墻的施工技術(shù)

在研究完剪力墻的抗震性能和抗剪性能之后，我們討論剪力墻實(shí)際施工中的技術(shù)。

3.1高層剪力墻的施工特點(diǎn)

剪力墻的施工特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①受自身的特點(diǎn)所決定，剪力墻在施工的過(guò)程中缺乏靈活性，對(duì)于一部分公共建筑來(lái)說(shuō)，難以滿足空間的布局要求，這就需要在施工作業(yè)過(guò)程中利用有效的科學(xué)方法和科學(xué)技術(shù)加以完善，例如在滿足要求的情況下對(duì)梁和板的布局稍加改動(dòng)。對(duì)普通的剪力墻來(lái)說(shuō)，采用建筑結(jié)構(gòu)矩形結(jié)構(gòu)、L形結(jié)構(gòu)和T形結(jié)構(gòu)的同時(shí)，必須確保剪力墻的主軸是正交的布局方式；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)采用三角形結(jié)構(gòu)或者Y形結(jié)構(gòu)時(shí)，要沿著剪力墻的三個(gè)方向進(jìn)行合理的布局；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)采用的是正多邊形、圓形或者弧形結(jié)構(gòu)時(shí)，要采取沿剪力墻的方向進(jìn)行環(huán)向布局的方式。②在剪力墻結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)環(huán)境中，受剪力墻自身的長(zhǎng)度因素的影響也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。剪力墻必須根?jù)實(shí)際施工作業(yè)情況來(lái)判定其大小、長(zhǎng)短。③剪力墻的高度也必須要符合剪力墻自身的受力情況，確?？拐鹉芰υ谠O(shè)計(jì)和規(guī)定的范圍內(nèi)。

3.2高層剪力墻施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1高層剪力墻建筑施工中的大模板施工技術(shù)要點(diǎn)

建筑施工中的核心內(nèi)容之一，就是大模板施工，它也是建筑施工中的要點(diǎn)所在。大模板施工技術(shù)的好壞，對(duì)整個(gè)建筑施工剪力墻的質(zhì)量好壞有非常重要的影響，所以在大模板施工作業(yè)的時(shí)候必須嚴(yán)格按照質(zhì)量要求進(jìn)行施工作業(yè)。首先就是要對(duì)控制線進(jìn)行嚴(yán)格的把控工作———在實(shí)際施工場(chǎng)地，由于會(huì)收到各種外部因素的影響，放線的工作比預(yù)想的往往要困難許多，使得難以按照設(shè)計(jì)合理并且精準(zhǔn)地放線，剪力墻鋼筋和預(yù)留孔洞的位置要求精度非常高，所以必須嚴(yán)格把握放線的精度。其次是科學(xué)、合理地管控模板的安裝組裝———模板安裝工程作為一項(xiàng)需要專項(xiàng)方案支持的的分部工程，其重要性不言而喻，它直接關(guān)系到后期混凝土澆筑時(shí)的安全和混凝土建筑完成后的外觀和質(zhì)量，在組裝過(guò)程中要按照不同型號(hào)進(jìn)行標(biāo)號(hào)拼裝，然后對(duì)拼裝好的模板重新進(jìn)行編號(hào)；在混凝土澆筑之前，為方便后期拆模和保證混凝土的質(zhì)量，要在模板使用之前涂抹一層隔離劑，并且確保隔離劑的隔離效果；模板安裝一般遵循“從內(nèi)至外，從橫向至縱向，保障安裝到位”的原則。內(nèi)墻模板的安裝必須按照由橫向至縱向的原則安裝，先安裝門窗位置的模板，利用科學(xué)的一些技術(shù)進(jìn)行臨時(shí)加固，然后進(jìn)行墻體模板的安裝。外墻模板安裝同樣也需要精密的技術(shù)支持，首先對(duì)門、窗、洞口和穿墻管等進(jìn)行檢查，確保無(wú)雜物，有雜物的須清理干凈，確保墻體內(nèi)側(cè)模板的安裝完好無(wú)誤，然后在外墻進(jìn)行腳手架或三腳架的安裝。施工過(guò)程要求技術(shù)精度高，避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，模板安裝必須嚴(yán)密和牢固。模板安裝應(yīng)滿足下列要求：①模板的接縫不應(yīng)漏漿，在澆筑混凝土前，木模板應(yīng)澆水濕潤(rùn)，但模板內(nèi)不應(yīng)有積水；②模板與混凝土的接觸面應(yīng)清理干凈并涂刷隔離劑，但不得采用影響結(jié)構(gòu)性能或妨礙裝飾工程施工的隔離劑；③澆筑混凝土前，模板內(nèi)的雜物應(yīng)清理干凈；④對(duì)清水混凝土工程及裝飾混凝土工程，應(yīng)使用能達(dá)到設(shè)計(jì)效果的模板。模板拆除應(yīng)該注意模板拆除順序，一般按照“先縱向、后橫向”，“先支后拆、后支先拆”，“先拆非承重模板、后拆承重模板”“先側(cè)板、后底板”，拆除豎直面模板應(yīng)自上而下進(jìn)行等原則。在混凝土模板拆除過(guò)程中務(wù)必要保證不能對(duì)墻體表面造成影響。

3.2.2高層剪力墻建筑施工中的混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

一般意義上來(lái)說(shuō)，混凝土的原材料使用對(duì)整個(gè)高層建筑的剪力墻施工作業(yè)有著極其重要的影響，原材料的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑工程的質(zhì)量，所以在高層建筑的剪力墻施工作業(yè)中必須加強(qiáng)管控原材料的質(zhì)量，確保原材料的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和建筑施工的要求。著重監(jiān)管原材料進(jìn)場(chǎng)，明確和嚴(yán)格實(shí)施原材料進(jìn)場(chǎng)制度。再施工作業(yè)過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)任何一種原材料存在有質(zhì)量問(wèn)題，就必須及時(shí)找出問(wèn)題發(fā)生的原因并采取相應(yīng)的管理措施，嚴(yán)禁不合格的材料進(jìn)場(chǎng)或者繼續(xù)被使用。在施工中，尤其是高層的剪力墻施工過(guò)程中，施工組織模式也會(huì)對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，根據(jù)混凝土施工的工序和步驟，在施工工藝上進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和有效的協(xié)調(diào)，就可以在很大程度上避免混凝土問(wèn)題引起的模板變形和位置偏移等現(xiàn)象。高層剪力墻中鋼筋在焊接時(shí)也要注意其經(jīng)濟(jì)性和效率，氣壓焊在這種工程中的技術(shù)要求相對(duì)偏高，因此在焊接鋼筋過(guò)程中應(yīng)著重注意焊接方式的選擇，在經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量和進(jìn)度中找到一個(gè)最優(yōu)的焊接方式。

4結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段我國(guó)各式工程在剪力墻的應(yīng)用方面已經(jīng)非常普遍，幾乎沒(méi)有太大的理論問(wèn)題，但是在實(shí)際施工過(guò)程中，返修和重做的事也經(jīng)常發(fā)生。本文通過(guò)對(duì)剪力墻抗震性能和抗剪性能的概述，以及對(duì)剪力墻施工技術(shù)要點(diǎn)的概括，闡述了剪力墻結(jié)構(gòu)中每個(gè)細(xì)節(jié)對(duì)工程質(zhì)量的重要性，給更多同行提供一定的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而幫助施工時(shí)在短時(shí)間內(nèi)保證質(zhì)量、節(jié)約成本，讓剪力墻在普通高層乃至其它應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑中發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值[6]。

參考文獻(xiàn)：

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[4]聶建國(guó)，卜凡民，樊健生.低剪跨比雙鋼板-混凝土組合剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2011，32（11）：74-81.

[5]梁興文，文保軍，鄧明科，等.混凝土剪力墻受剪承載力計(jì)算模式比較[C]//全國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)基本理論及工程應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議.2009.

[6]俞錫成.高層剪力墻施工技術(shù)要點(diǎn)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（17）：246.

作者:李冰寬 單位:蘭州交通大學(xué)