王会俊
(山西三建集团有限公司第六工程处,山西长治 046000)
建筑框架指的是由梁、柱构成的结构体系,可承受水平荷载和垂直荷载,剪力墙属于具有防震性能的轻质墙体,框架和剪力墙的组合结构可充分发挥出两类结构的性能优势,承受压强作用,保障建筑的稳定性和安全性。建筑框架剪力墙施工专业性突出,细节丰富,基于此,需深入探讨施工技术,明确施工流程及作业要点。
某建筑工程,占地面积3 000 m2,建筑面积12 250 m2。建筑合理使用年限为50 年,抗震设防烈度为6 度,框架抗震等级为四级。建筑地上16 层,其中1~3 层为商铺。建筑采用框架剪力墙主体结构,发挥框架和剪力墙的性能优势,确保建筑在设计使用年限内具有稳定性。
建筑框架剪力墙结构体系中,框架主要承担竖向荷载,剪力墙主要承担水平力,受力性能比简单的框架结构更为优越,同时仅在框架结构的部分位置设置剪力墙,仍保留传统框架结构立面易变化、空间易分隔等优势[1]。框架和剪力墙的受力特性以及受力时的变形机理各异,从水平荷载作用的角度来看,剪力墙的变形曲线如图1a 所示,水平位移增长速度随着楼层的增加而加快,此时剪力墙属于竖向悬臂结构,顶点位移与高度呈四次方关系[2]。
图1 各结构的变形曲线
水平荷载作用下的框架结构变形曲线如图1b 所示,水平位移增长速率随着楼层的增加而降低[3]。
通过楼盖连接框架和剪力墙,构成框架剪力墙结构体系,其协同变形曲线如图1c 所示。
对于框架-剪力墙结构,水平力主要由剪力墙承担,框架结构按合适的比例承担部分水平力,受力分配合理。房屋下部,框架变形减小、剪力墙变形增大,剪力主要由下部剪力墙承担;房屋上部,受力关系恰好相反,剪力主要由框架结构承担。因此,框架的下部和上部受到的剪力均匀,结构在受力时具有稳定性。
在本建筑工程的框架剪力墙结构施工中,专业人员用全站仪、经纬仪等高精度测量仪器测量放线,在此之前需确定测量轴线,方便检查测量放样的准确性。
框架剪力墙采用Ⅰ级、Ⅱ级钢筋,共650 t。框剪结构部分节点的钢筋密集分布,不利于安装,且混凝土浇筑时可能导致钢筋偏位、局部混凝土填充不密实等问题。根据框架剪力墙结构钢筋施工特殊性,提出如下作业方法。
1)联合设置墙体水平梯格筋和竖向梯格筋,增设柱筋定位箍筋框,避免钢筋位移。
2)根据圆柱的定位筋和箍筋准备尺寸相配套的模具,实现钢筋标准化作业。
3)梁柱节点部位的钢筋密集,安装前先用计算机绘图放样,按照1∶1 的比例在现场制作模板样板,作为钢筋绑扎时的辅助装置,以便准确布设钢筋。因结构要求而需弯曲钢筋时,根据弯曲角度控制弯曲调整系数,具体要求如表1 所示。
表1 不同钢筋弯曲角度的弯曲调整系数
模板工程存在质量问题时,将出现模板位移、混凝土结构形态不良、密实性不足等异常状况。因此,模板施工属于建筑框架剪力墙结构施工中的重难点内容。为保证模板的有效使用,需计算抗剪强度。
式中,V 为最大剪力;q 为模板侧面的线荷载力;l 为模板次楞间距。
经计算后,确定模板的布设位置、配套支撑的间距等,再根据计算结果制订模板施工方案。建筑框架剪力墙结构模板的主要框架可由胶合板、方木、钢管组成,墙模采用木模和铝模。施工人员需按照要求对模板起拱,并设置多层板、竹胶板等配套材料,用于稳定支撑模板,确保布设到位的模板在混凝土浇捣过程中始终保持稳定、完整。
建筑4 层为结构转换层,梁高0.8~1.6 m,最大跨度8.4 m。转换层的钢筋分布密度高,施工混凝土量大,需协调钢筋布设位置,降低钢筋施工难度和混凝土浇捣难度。结构转换层不留施工缝,混凝土施工连续进行,形成完整的转换层结构。
4.4.1 支模系统结构
1)模板材料。梁底模、梁侧模板均采用厚度为20 mm 的胶合板。
2)支撑系统。(1)梁底模支撑装置。梁底模支撑装置采用组合门式钢架结构,作为大梁底模板的竖向支撑,设置截面尺寸为50mm×100mm 的木方,承托模板;将截面尺寸为100mm×100 mm的方木作为托梁,门架沿梁长方向布置,间距为500 mm。(2)梁侧模板的加固。侧模可能由于混凝土浇捣时的侧压力作用而偏位,因此,设置50 mm×100 mm 方木斜撑和φ12 mm 对拉螺杆,通过两类构件的联合应用,有效加固侧模板。
4.4.2 关键施工技术
1)钢筋施工。转换梁负筋锚入柱内一定深度,用临时钢管挑起负筋,将其临时锚固至柱内。施工人员准确控制负筋的布设位置,并规范搭设临时钢管支架。转换梁采用Ⅱ级钢筋时,若直径未超过25 mm,采用闪光对焊接头的焊接方法;若直径达到28 mm 及以上,采取冷挤压套筒连接措施。
2)模板施工。精选厚度为20 mm 的夹板和方木作为模板材料,配套门式组合脚手架和φ48 mm 可调支撑杆,由两部分构件将模板支撑至稳定状态。按梁跨长的3‰对梁起拱,分5.0 m、6.9 m 两种跨长进行计算。梁柱节点混凝土的强度各异,采取强化措施,使不同强度的混凝土有效结合,加强施工防护,避免高强度混凝土中混入低强度混凝土。Ⅱ级钢筋的直径达到20 mm 时,先布设钢筋,再沿梁竖向加固钢筋。
框架剪力墙混凝土施工要点如下。
1)混凝土浇筑施工遵循全面性的原则,不遗漏任何一处细节,尤其需要注重各隐蔽工程的施工和质量自检。
2)施工前进行工艺性试验,确定混凝土的配合比,由拌和站按照配合比精准称量原材料。
3)浇筑基础底板混凝土时,应按照结构尺寸划分后浇带,施工人员做好预留部位、施工缝的混凝土浇筑与振捣,施工缝表面与轴线呈垂直的位置关系。加大质量管控力度,保证各细节部位的混凝土施工质量。
4)混凝土施工分层依次进行,每层浇筑时均依托布尺杆辅助施工,保证混凝土施工质量。以混凝土浇筑进度为准,及时用振捣棒进行振捣,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,根据结构尺寸特点分为多层,单层厚度约为500 mm,逐层依次浇筑、振捣。经过第一次混凝土浇捣后,在混凝土初凝前、抗压强度达到设计要求时做第二次振捣。
5)经过框架剪力墙混凝土浇筑、振捣后,采取养护措施。以顶板混凝土的养护为例,方法如下:在确认顶板混凝土浇筑、振捣质量达到设计要求后,在顶板表面覆盖麻袋布,洒水养护,混凝土养护用水量根据气温和混凝土表面状态而定,以表面始终保持湿润为宜,但不产生积水;养护时间不短于7 d,必要时延长养护时间;养护人员加强现场管理,禁止磕碰。
综上所述,建筑工程框架剪力墙具有受力性能可靠、结构布置灵活、空间利用率高等优势,属于典型的建筑工程结构。施工单位在应用框架剪力墙施工技术时,需要严格依据规范进行钢筋工程、模板工程、转换层、混凝土工程各分项工程的施工作业,加强质量自检,控制钢筋绑扎方式、模板布设位置、混凝土浇捣参数、养护用水量等,最终建设综合质量良好的框架剪力墙结构。