建筑工程剪力墻施工技術探討

王子朋

（北京六建集團有限責任公司，北京 100020）

0 引言

建筑業更加可持續的發展，進一步有效提高了我國現階段建設項目的整體質量和相應的施工水平，適應了現階段我國社會城市建設方面的進一步有序發展。尤其是現階段相應的建筑工程，在施工技術發展以及創新過程中進一步深化，建筑工程的施工技術是對建筑物穩定性方面的重要保證，也是因為如此，質量體系一直是現階段的重點關注內容，也進一步保證相關建筑工程的可持續發展。

1 建筑工程中剪力墻的施工要求

剪力墻在實際應用的過程中是一種結構墻體，也可以作為抗震墻使用。這種墻體的厚度相對較小，使用規模更大，具有較強的承載力。剪力墻結構在現代建筑中的應用，進一步提升了建筑的整體支撐效果和抗壓效果，對保證建筑本身的安全性和穩定性有著非常重要的作用。為了能夠達到良好的使用效果并且滿足建筑設計的基本需求，在剪力墻使用的過程中需要在墻體設計一定的洞口，但是這樣反而會影響其本身的承載能力。在實際情況中，根據剪力墻洞口設計的不同可以將其分為幾個不同的種類。首先是實體剪力墻。這種類型的墻主要是指在剪力墻上沒有設置洞口，通常穩定性和承載力非常強。其次是整體小開口剪力墻。該類型的剪力墻在使用的過程中墻體上會存在孔洞，但孔洞的面積并不大，通常不會超過整個結構的15%。雖然洞口較小，但也會在一定程度上影響剪力墻結構的整體穩定性和承載力，在使用過程中可能會導致連梁處出現反彎的情況。再次是連肢剪力墻結構。該類型的剪力墻通常會在墻體上設置較大的洞口，對整體結構產生的影響較大，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構的承壓效果。在設置剪力墻端部暗柱時，采取的方法也存在一定差異性，需要結合具體情況才能確定。

2 剪力墻施工技術在建筑工程中的應用

2.1 新型高層建筑層間剪力墻混凝土置換加固施工技術

隨著國內建筑業的蓬勃發展以及城市土地利用日趨緊張，以混凝土剪力墻為結構體系的高層建筑越來越多，剪力墻質量問題也時有發生，大多是混凝土強度達不到設計要求。目前常用的針對混凝土剪力墻的加固技術有增大截面法、粘貼鋼板或纖維片材加固技術以及混凝土置換加固技術。根據工程經驗，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。水泥的性能和質量應分別符合現行國家標準《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）的規定，同時應優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微膨脹細石混凝土，混凝土應進行試配確定配合比，現場施工中混凝土強度等級均應按規定檢驗[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澆的方式，卸載柱延伸至上下層的卸載柱與剪力墻結合面應鑿毛。

2.1.3 混凝土置換

（1）鑿除需置換的混凝土之前，應確定可靠的支撐方案并實施，保證在鑿除過程中不產生影響結構安全的裂縫、變形等不良影響。

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

（3）在鑿除不合格混凝土過程中可能對原鋼筋有擾動，在澆筑新的混凝土之前，應對其進行調直、回位，損傷嚴重的鋼筋采用綁扎搭接時搭接長度大于40d，焊接連接時單面焊接10d，雙面焊5d。

（4）在鑿除不合格混凝土施工過程中，應注意安全，嚴防混凝土塊墜落砸傷下層樓蓋。

（5）重新澆筑混凝土前應對其相連界面進行處理，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）混凝土在澆筑后應加強養護，使混凝土表面保持濕潤。

2.2 超聲檢測鋼板剪力墻空洞缺陷的技術

鋼板混凝土組合剪力墻（簡稱鋼板剪力墻）作為一種新型剪力墻形式，在裝配式建筑中有廣闊的應用前景，但在實際施工過程中易造成剪力墻內部存在空洞或不密實區。目前，測試鋼管混凝土密實性主要采用敲擊法和超聲波法，敲擊法用來判斷鋼管內表面是否脫空，而超聲波法常用于檢測混凝土內密實性。《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》（CECS21☆2000）中常用的超聲檢測方法有對測法、平測法、斜測法，涉及的檢測數據多以概率法分析聲時（聲速）、波幅為主，而波列、波形、頻譜等超聲檢測分析方法卻很少被綜合利用。采用KON-NM-4A非金屬超聲檢測分析儀軟件，依據超聲波檢測混凝土規程中概率法分析，對超聲檢測數據進行聲速異常值判斷，再通過波形、頻譜分析進行補充判斷。首先根據超聲檢測測點布置、換能器耦合調零要求，在分析軟件內設置測距為160mm，聲時修正為－2.8μs，判定方式為內定；再統計分析聲速平均值、標準差、離差系數及單點異常判斷值；最后提取密實、缺陷處的波列、波形、頻譜。超聲檢測分析結果多是以數據的形式表示，缺少直觀性，根據本研究中超聲檢測鋼板剪力墻的聲速值，嘗試采用軟件Surfer對聲速值進行數值處理，以便能直觀表示結果。在進行數值處理時，首先選用改進Shepard算法對不規則分布的原始數據點進行網格化；再通過內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格定義為不同顏色屬性值。

2.3 設置異形端柱剪力墻配筋設計方法

抗震設防高烈度地區整體結構在水平地震作用下的層間位移角是結構抗震設計中的一項關鍵控制指標。對側移變形曲線特征為彎曲型的剪力墻結構，為滿足多遇地震作用下結構彈性層間位移角的規范限值要求，通常會采取在建筑周邊距離中性軸較遠端墻體上增設端柱的方式，來增大結構平面的抗彎慣性矩，提高整體結構抗側效率。有時由于端柱某方向截面尺寸過大，影響建筑使用功能，實際工程設計時會采用如L形、T形、Z形等異形端柱。當前應用較普遍的常規計算軟件中，對墻柱采用直接疊加的計算處理方法，各自采用不同的計算假定，框架柱采用桿單元，墻身采用殼單元，無法準確的將端柱與墻身作為整體構件進行抗震設計，端柱與墻身重疊部分的結構剛度也有重復計算問題，造成帶端柱剪力墻配筋計算結果不合理，因此設計時建議優先采用殼單元模擬端柱的計算模型，即將端柱按等截面翼緣墻肢輸入的計算模型。現階段結構設計常用的計算軟件如PKPM、YJK系列，對采用殼單元方式模擬的端柱配筋計算時，會將端柱與其相連墻身采用等效墻厚的方式進行設計，無法考慮異形端柱墻肢截面形狀特征對配筋計算結果的影響。通過對某實際工程中帶L形端柱墻肢配筋設計方法的對比驗證分析可知，采用殼單元與實體單元計算模型的包絡結果進行構件抗彎承載力設計，可保證其配筋設計安全。因此，建議對設置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，其配筋設計時補充實體單元計算模型進行包絡設計，以考慮端柱截面形狀特征對墻肢配筋計算結果的影響。同時考慮到截面不規則性對構件受力的不利影響，實際工程設計時建議適當提高此類構件的設計富余度[2]。

2.4 剪力墻外包鋼板

對于所有剪支墻和核心筒墻體采用外包鋼板和角鋼的做法，通過外包鋼板的做法對墻體進行補強，提高其豎向承載力及水平荷載。粘貼鋼板前，按設計規格間距放線在粘貼面上，然后將鋼板加工成型。用角磨機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，委托有資質的檢測單位對鋼板粘貼質量進行檢測并出具檢測報告。最后，再對鋼板表面施工防腐及防銹保護層。鋼板表面防護層施工前，先對鋼板進行除銹處理，然后懸掛鋼絲網，用噴涂機噴灑水泥砂漿。

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一步提升整體應用效果。在剪力墻結構厚度設計的過程中，要根據建筑抗震需求以及相關規范中的要求進行合理設計。但是部分規定在面對多層或是高層建筑結構設計的時候并不能完全適用。如果建筑結構對于空間有一定的要求而不能設計外縱墻、翼墻等，則墻體的厚度需要達到320mm的最低值，同時進行合理計算和分析，保證墻肢軸壓比滿足工程的實際需求。對于墻體配筋率的設計應當遵循我國相關規范中各項條款所規定的內容，如《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）中明確規定，如果抗震的等級為123級，那么在剪力墻結構設計的過程中，其墻體的配筋率不得低于0.25%，加強部位的配筋率應在0.3%及以上。此外，設計人員在進行配筋的過程中需要根據剪力墻的壓力進行合理計算，并且以結果為基礎適當增加鋼筋的用量，以滿足剪力墻結構的建設需求，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，會導致墻體自重過大。

2.6 高層框架剪力墻結構抗震技術

抗震設防高烈度地區整體結構在水平地震作用下的層間位移角是結構抗震設計中的一項關鍵控制指標。對側移變形曲線特征為彎曲型的剪力墻結構，為滿足多遇地震作用下結構彈性層間位移角的規范限值要求，通常會采取在建筑周邊距離中性軸較遠端墻體上增設端柱的方式，來增大結構平面的抗彎慣性矩，提高整體結構抗側效率。

2.6.1 結構的變形協調

剪力墻與框架均屬于獨立的抗側力結構，兩者在變形性質等方面存在差異，在使用過程中可能會出現局部單獨變形的情況。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，而隨著位移量達到某限定值時，將影響框架結構頂部與剪力墻的使用狀態，如以剪切型曲線形式發生的變形。因此，設計高層框架剪力墻結構時，必須高度重視框架和剪力墻的變形協調性，在框架和剪力墻結構中尋求平衡點，協調好框架與剪力墻的受力變形關系。

2.6.2 機構控制

隨著建筑剪力墻數量的增加和剛度的提升，會對框架剪力墻結構的承載性能造成影響，較為直接的表現是在一定程度上削弱了框架剪力墻結構的形態控制力度。針對此特點，在高層框架剪力墻結構抗震設計中，宜通過計算在框架剪力墻結構合適的部位設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，框架剪力墻結構可進行耗能，減小外部能量對建筑結構穩定性所造成的不良影響。

2.6.3 設置鋼筋混凝土剪力墻板

受地震能量的沖擊作用，高層建筑的結構穩定狀態受到影響，可能有側向過度位移的情況。為保證結構的穩定性，設置適量鋼筋混凝土剪力板構件，通過此類裝置的應用，規避框架剪力墻結構剪力滯后的問題，切實提高結構的剛度。此時，當建筑受到地震能量沖擊作用后，高層框架剪力墻結構幾乎無側向位移，整體仍維持原狀。

2.6.4 控制剪力墻的數量

在高層框架剪力墻結構的組成中，隨著剪力墻數量的增加，其剛度與體積也相應變大，會對高層建筑結構自振周期造成影響（變小），若建筑遇到地震能量的沖擊，更易受到破壞，存在嚴重的危害。針對此問題，在高層框架剪力墻的設計中，需要控制好剪力墻的數量。具體而言，要在滿足結構正常使用的基礎上控制剪力墻的數量及剛度，使其穩定在許可范圍內。此時，適量的剪力墻可以發揮出應有的作用，連同框架結構共同受力，為高層建筑結構提供安全層面的保障。

2.7 大墻肢處理

剪力墻結構本身具有一定的延伸性，在設計的過程中需要考慮這一特性對墻體整體承載力、安全穩定性以及耐久性的影響。為了有效降低負面影響，在設計的過程中如果使用到較長的剪力墻，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際需求。同時，為了提高墻體的整體承載力，設計人員可以考慮將剪力墻結構劃分為數量眾多的獨立墻段。如果使用較短的剪力墻，那么就需要通過配筋的合理設計來提高墻體的整體承載力和強度。而為了保證剪力墻結構的整體質量，施工前需要對剪力墻進行開洞，并在施工完成后再將洞口砌填。

3 結語

剪力墻施工技術在建筑工程中得到廣泛應用，可以有效滿足建筑的空間使用需求，改善建筑整體性能，增強美觀性和實用性，因此受到人們的廣泛歡迎。在施工作業當中，應該明確具體的工藝要求，嚴格遵循規范標準，提高施工質量和效率。在做好結構計算和布置的同時，要明確模板施工、鋼筋施工和混凝土施工的要點及質量控制措施。同時，通過免抹灰技術和大開間施工技術等，滿足不同情況下的施工需求，真正發揮剪力墻的功能優勢，提高建筑工程的綜合效益。