引言
框架剪力墙结构作为一种重要的建筑结构形式,在现代高层建筑中占据着举足轻重的地位。其结合了框架结构和剪力墙结构的优点,既具有较高的承载能力,又具备良好的抗震性能。因此,做好框架剪力墙结构施工技术的研究,具有重要的作用和意义。
1框架剪力墙结构的概述
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙共同组成的一种结构体系,其中框架主要承担竖向荷载,而剪力墙则主要用来抵抗水平荷载,如地震力和风荷载。框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的特性,既保留了框架结构的灵活性,又增强了结构的整体刚度和抗震能力。框架剪力墙结构的主要特点有以下几点:
第一,结构灵活性与功能性强。框架剪力墙结构允许建筑师根据具体需求和设计理念,自由地划分和布置内部空间。无论是商业空间、住宅还是公共设施,框架剪力墙结构都能提供灵活的解决方案。通过合理设置剪力墙,不仅可以确保整体结构的稳固性,还能在最大限度上优化空间的使用效率。
第二,承载能力高。框架剪力墙结构结合了框架和剪力墙的各自优点,从而具备了出色的承载能力。这种结构形式能够轻松应对各种荷载,包括地震产生的巨大冲击力和强风带来的风荷载。其高强度和刚度使得建筑物在极端天气或自然灾害中能够保持稳定,大大降低了因结构问题而导致的安全风险。
第三,稳定性与抗震性能强。在框架剪力墙结构中,剪力墙在下部楼层起到主要的支撑作用,承受大部分的水平力,从而确保了建筑物的稳定性[1]。而在上部楼层,框架和剪力墙则共同发挥作用,通过协作来抵抗水平力,进一步增强了结构的稳定性。
第四,施工效率高。由于这种框架剪力墙结构形式相对简单,施工过程中的复杂性和难度都相对较低,同时在施工中应用了大量预制件和模板施工技术,这样就能够大幅度提高施工效率,缩短工期。此外,这种施工方式还有助于提高工程质量,确保每一个施工环节都能达到预定的标准和要求,节省施工所需的时间和成本,也为业主提供了更加可靠和安全的建筑产品。
在实际应用中,框架剪力墙结构被广泛应用于高层建筑中,特别是那些需要大空间、灵活布局,同时又要求有较高抗震能力的建筑,如高层住宅、办公楼和商业中心等。通过这种结构形式,可以实现在保证结构安全的前提下,最大化地利用建筑空间,提高建筑的实用性和舒适性。
2框架剪力墙结构建筑施工技术实践分析
某综合体建筑项目,总用地面积约为2800m2,总建筑面积达到11000m2。本建筑的设计使用寿命定为60年,以应对未来长期的使用需求。建筑的抗震设防标准为7度,为提高建筑的抗震性能,框架的抗震等级设定为4级。该项目为地上15层的建筑,其中1至2层规划为餐饮和休闲娱乐区域,以满足周边居民和游客的日常需求。建筑采用框架剪力墙结构,旨在提供优异的抗震性能和空间利用效率。
2.1框架剪力墙结构受力分析
在框架剪力墙结构中,框架和剪力墙分别承担竖向以及水平荷载。框架和剪力墙在受力特性和变形机理上有着显著的区别。
对于剪力墙来说,其变形特性在图1中得到了清晰地展示。分析图1可以发现,随着楼层的增加,水平位移的增长速度也在逐渐加快。这是因为剪力墙在水平荷载作用下,实际上相当于一个竖向悬臂结构,顶点的水平位移与建筑的高度呈现出四次方的关系,楼层越高,剪力墙的顶点位移就越大,因此在高层建筑施工中,剪力墙需要加强设计和施工。
与剪力墙不同,框架结构在水平荷载作用下的变形曲线如图2所示。水平位移的增长速率会随着楼层的增加而降低,这是因为框架结构的每一层都具有相对的独立性,当某一层受到水平荷载时,其位移主要集中在该层,而对其他层的影响相对较小。
当框架和剪力墙通过楼盖连接在一起,构成框架剪力墙结构体系时,其的变形特性会发生协同作用,如图3所示。在这种结构体系中,水平力主要由剪力墙来承担,而框架结构则按照合适的比例承担部分水平力。这种受力分配方式是非常合理的,因为它充分利用了剪力墙和框架各自的优势:剪力墙具有较强的抗侧刚度,能够抵抗大部分的水平荷载;而框架结构则具有较好的延性和耗能能力,可以在地震等极端情况下吸收和消耗部分能量。
在房屋的下部,由于框架结构的变形相对较小,而剪力墙的变形则逐渐增大,因此大部分的剪力主要由下部的剪力墙来承担,所以在建筑底层剪力墙结构较厚;但是随着楼层的增加,框架结构的变形逐渐变得明显起来,而剪力墙的变形则趋于稳定。因此在这个时候,大部分的剪力转而由框架结构来承担。这种受力关系的变化是框架剪力墙结构体系中的一个重要特征,也是其能够在高层建筑中广泛应用的关键原因之一。
图3框架结构协同变形曲线
2.2测量与测试
在施工过程中,精确测量与严格测试是确保建筑质量和精度的关键环节。根据施工设计图纸的详细要求,施工人员需要使用高精度的全站仪或经纬仪进行放线测量[2]。在放线测量完成后,还需要进一步检查测量的结果,纠正测量中存在的误差,为了对放线数据进行更为精准的检查,需要放测技术进行轴线测量,确保框架剪力墙的位置和方向完全符合设计要求。同时在框架剪力墙的作业过程中,还会利用GWT测试仪,对混凝土结构的透水性进行全面而严格的检测,透水性是评估混凝土结构质量的重要指标,它直接关系到建筑的安全性和耐久性。通过GWT测试仪获取的数据,能够深入分析混凝土龄期与抗压强度之间的关系,进而了解混凝土的性能变化,还能为混凝土配合比优化提供依据。此外,还需要对混凝土龄期与抗压强度之间的关联特征实施评价,通过这一评价,能够更全面地了解混凝土的性能表现,从而确保建筑结构的稳定性和安全性。
2.3钢筋工程施工
在钢筋工程施工过程中,处理Ⅰ级和Ⅱ级钢筋时,由于不同节点的钢筋需要密集分布,而可用的空间又相对有限,这就对安装工作的精确性和效率都提出了更高的要求。同时在混凝土施工中振捣设备也容易与钢筋出现碰撞,因此在施工中为了避免出现上述问题,需要做好以下几点技术管控:
①针对钢筋在施工中可能出现偏位的问题,在设置定位箍筋框时,不仅考虑了柱筋本身的位置要求,还充分结合了墙体的竖向梯格筋和垂直梯格筋。这种结合方式可以更有效地固定柱筋的位置,防止其在浇筑混凝土过程中发生偏移。
②为了确保钢筋安装的准确性和高效性,需要根据定位筋与圆柱箍筋的实际尺寸,量身定制了定型加工模具。通过合理利用这些定型模具,大大提高了施工效率,同时也保证了钢筋安装的精度和质量。
③在梁柱节点的施工中,由于该区域的钢筋密度相对较高,给安装工作带来了一定的困难。为了确保钢筋安装的精确性和质量,需要先通过计算机进行测量绘图,更准确地确定每根钢筋的位置和角度,从而为施工提供有力的指导。同时,还需要在项目现场进行了实地测量放样,按照1:1的比例制作了模板样板,这样不仅直观地展示了钢筋的布局和安装方式,还为施工人员提供了明确的参考。针对结构中需要弯曲钢筋的情况,需要按照表1中的要求,做好弯曲调整系数的控制。
表1不同钢筋弯曲角度的弯曲调整系数
2.4模板作业
在模板作业中,要严格依据项目的具体要求和设计规范,选择适宜规格的板模板、墙模板等。为了确保模板的精确性和耐用性,需要特别关注细部节点的模板优化,使得模板的组合方式、尺寸以及各项参数都能精确符合规定标准。
在进行墙体模板施工时,选用厚度为18mm的多层胶合板,这种材料具有良好的强度和稳定性,能够满足墙体施工的各种需求。在支模过程中,需要做好板材的拼接,确保缝隙密实、结构完整,从而构成一个稳固可靠的模板系统。
在进行高支顶板模板施工时,选择碗扣架结构作为支撑设备,这种结构具有优异的稳定性和承重能力,能够确保高支模系统的安全与稳定[3]。施工前需要先做好对相关材料的质量检验,经检验合格后才能用于高支模施工。在设置碗扣架时,第一层高度精确控制在5.5m,并且为了进一步增强高支模支撑架的稳定性和安全性,需要按照每排设置的方法做好水平剪刀撑的搭建,并与立杆进行紧密连接,切实保障高支模支撑架设备的安全性和稳定性。
2.5结构转换层施工
本项目中,建筑的第4层被设计为结构转换层,承担着将上部结构的荷载传递到下部结构的重要任务,转换层的梁高介于0.8至1.6m之间,而最大跨度达到了8.4m,这样的设计规格对于施工的精准度和稳固性提出了极高的要求。
由于转换层在建筑结构中的特殊地位,其钢筋分布的密度远高于普通楼层,所以施工难度较大,同时考虑到转换层所需的混凝土量巨大,必须精心协调钢筋的布设位置,以确保钢筋与混凝土之间的协同工作,从而最大限度地提升结构的整体性能。
在施工过程中,为了降低钢筋的施工难度以及混凝土的浇捣难度,需要从多方面入手进行技术优化,一方面可以优化钢筋布置方案,通过精确的计算和模拟,确定了最佳的钢筋间距和排列方式,这不仅保证了结构的稳定性,也有效减少了钢筋之间的交叉和重叠,从而简化了施工过程;另一方面,在混凝土浇筑中尽可能需要采用高性能混凝土材料,并加强浇筑施工控制,以确保混凝土能够均匀、密实地填充到钢筋架构中。需要注意的是为了确保转换层的整体性和稳固性,在施工过程中不能够留下施工缝,整个浇注过程必须连续进行。
2.6混凝土浇筑施工
首先,施工前需要做好混凝土工艺性试验,切实保证混凝土配合比能够满足施工要求,同时混凝土在制备完成后也必须经质量检验,经合格后才可用于具体施工。其次,在浇筑基础底板混凝土时,必须严格按照结构尺寸来划分后浇带,以确保结构整体性和稳定性。施工人员需要特别注意预留部位和施工缝的混凝土浇筑与振捣工作,这些区域的施工质量将直接影响整体结构的稳固性。同时,施工缝的表面应与轴线保持垂直,这样不仅可以确保施工的准确性,还能提高结构的承载能力。再者,混凝土施工需要分层依次进行,以确保每一层都能得到充分的振捣和养护,从而达到设计要求的强度和密实度[4]。在每层混凝土浇筑过程中,可以通过布尺杆进行辅助施工,以确保每一层的厚度和平整度都符合设计要求。在浇筑完成后,需要及时通过振捣棒进行振捣,以提高混凝土的内部密实度和表面平整度。在浇筑墙体及主体的混凝土时,结合结构尺寸的特点将其分为多层进行施工。每一层的厚度约为500mm,逐层依次进行浇筑和振捣工作。需要注意的是,经过第一次混凝土浇捣后,为确保混凝土结构的强度和稳定性,必须在特定条件下进行第二次振捣。一般情况下为确保第二次振捣的有效性,必须在混凝土初凝前进行,初凝前的混凝土仍具有较好的流动性,便于振捣密实,从而提高混凝土的密实度和强度,并且还需要经检测抗压强度符合设计要求后才可进行二次振捣,振捣过程中应密切关注混凝土的状态变化,以及时调整振捣策略。最后,框架剪力墙混凝土浇筑和振捣工作完成后,需要及时采用养护措施。养护过程中需要密切关注环境温度和湿度等因素对混凝土的影响,并采取相应的措施进行调整。例如,在夏季施工时,需要浇水以降低混凝土表面的温度;在冬季施工时,由于温度较低,则需要采取保温措施以防止混凝土受冻,如覆盖麻袋土工布等等。此外,养护时间需要超过7天,并且还需要结合养护的情况,适当延长养护时间,同时在养护期间需要做好现场管理,以免出现碰撞损坏。
结语
通过合理应用框架剪力墙结构施工技术,能够有效提升房屋建筑的结构稳定性和安全性,因此在具体工程建设中需要详细分析框架剪力墙施工各阶段的技术要点,不断提高施工技术水平和施工质量。
参考文献
[1]王淑娴.建筑项目中框架剪力墙结构主体工程施工工艺研究[J].散装水泥,2023,(06):164-166.
[2]郭国雅.建筑工程中框架剪力墙结构工程施工技术探讨[J].建设科技,2023,(24):94-96.
[3]张志刚.框架剪力墙结构建筑施工技术在建筑工程中的运用分析[C]//广东省国科电力科学研究院.第四届电力工程与技术学术交流会议论文集.中咨工程管理咨询有限公司;2023:2.
[4]薛华俊.框架剪力墙结构施工技术的思考[J].居舍,2023,(31):70-73.