基于框架剪力墻結構的建筑工程施工技術應用

張子寒

（同圓設計集團股份有限公司，山東 濟南 250101）

隨著科技的快速發展和建筑工程的不斷創新，框架剪力墻結構廣泛應用于現代建筑中[1]。框架剪力墻結構是一種將框架和剪力墻有機結合在一起的結構體系，其既有框架結構的柔性，又有剪力墻結構的剛度，這種雙重優點使框架剪力墻結構在工程中被廣泛推廣[2]。因此，研究并掌握框架剪力墻結構的施工技術，不僅能提高施工效率，保證工程質量，還能保障工程安全，減少安全事故[3]。在實際施工中不僅需要關注框架剪力墻結構的施工技術，還要關注相關的各種因素，例如設計、材料選擇、施工工藝和施工管理等。這些因素相互影響，相互制約，共同決定框架剪力墻結構施工的質量和效果[4]。該文深入研究框架剪力墻結構的施工技術，探索其在實際工程中的應用，解決實際施工中遇到的問題，以期為我國的建筑工程技術發展貢獻一份力量。

1 工程概況

某中央大廈是一座基于框架剪力墻結構的高層建筑，總高度為230m，共50層。項目占地面積為20000m2，建筑面積達100000m2。該大廈的構造包括框架剪力墻結構，用C60高強度混凝土，鋼筋混凝土柱的規格為500mm×500mm～800mm×800mm，剪力墻高度為3m，長度為5m，厚度為0.6m，標準層高度為4.2m，底層大廳高度為6m。項目計劃施工周期為36個月，其中框架剪力墻結構施工期12個月。項目施工人員約500人，其中包括工程師、技術人員和施工人員等。項目遵循嚴格的質量和安全標準，進行全程監控和質量控制，以保障工程安全。

2 建筑工程施工前準備

基于框架剪力墻結構的建筑工程施工，施工前的準備工作包括設計、工程測量、地基處理、基坑開挖及安全防護設施的安裝和材料選擇[5]。結構工程師需要根據地質勘察報告、建筑使用性質和地震烈度進行詳細的結構設計。項目開工前需要通過工程測量確定建筑的位置、高度和深度。該項目高度為230m，根據地質勘察報告，選擇合適的地基處理方法，地基土質較軟采用樁基處理，根據設計深度開挖基坑。在開挖過程中，要嚴格監控基坑周邊的地表沉降情況，保障周邊建筑物安全。施工現場要安裝圍擋、安全網等安全防護設施以保障施工人員的安全[6]。

施工前的重要環節是材料準備，需要根據設計要求和施工計劃，準備足夠的建筑材料。混凝土是主要的建筑材料之一。該項目中，混凝土的強度等級為C60。每立方米C60混凝土的配比見表1。

表1 C60混凝土配比表

表1中，材料占比是該材料在總配比中的比例，總需求是基于10萬m3混凝土需求計算的總材料用量，1m3混凝土的質量約2550kg。每層樓的混凝土用量為2000m3，50層樓的總混凝土用量約10萬m3。鋼筋是混凝土的重要配件，主要用于增強混凝土的抗拉和抗剪能力。在該項目中，鋼筋混凝土柱的規格為500mm×500mm～800mm×800mm，平均1m3混凝土需要120kg鋼筋，鋼筋總需求量約1200萬kg。用模板澆筑混凝土，形成所需的形狀和尺寸，剪力墻厚度為0.6m，平均1m2墻面需要2m2的模板（正反兩面），則模板總需求量約20萬m2。

3 框架剪力墻結構施工

3.1 安裝及確定模板面積

在框架剪力墻結構施工中，澆筑鋼筋混凝土墻是施工的基礎[7]。鋼筋混凝土墻需要按照順序澆筑以確保其強度和穩定性，同時要注意避免裂縫。針對框架剪力墻結構，剪力墻澆筑流程的第一步是模板安裝，確保剪力墻的尺寸和形狀滿足設計要求，模板的面積計算如公式（1）所示。

式中：A為模板面積或覆蓋的濕布面積；h為剪力墻的高度；w為剪力墻的寬度；t為剪力墻的厚度。對工程中高度為3m，長度為5m，厚度為0.6m的剪力墻，需要準備面積為39.6m2的模板，模板的尺寸和位置需要嚴格按照設計圖紙，誤差控制在±5mm。在模板安裝的過程中，需要按照安裝順序保證安裝質量，確保墻體的安裝精度和牢固程度。由于是基于下層剪力墻的位置定位的，因此按照設計圖紙和施工計劃，安裝剪力墻模板要從底層開始逐層向上，以確保上層剪力墻的位置精度。該施工中具體的創新性模板安裝流程如圖1所示。

圖1 模板安裝流程

在框架剪力墻結構的施工過程中，安裝模板非常重要，能夠提供支撐和引導，確保墻體施工的準確性和穩定性。該工程中創新性安裝模板的具體步驟如下：1）在開始模板安裝前，需要確保施工現場的準備工作已經完成，包括清理地面、確定墻體位置和尺寸以及檢查施工圖紙和相關規范。2）根據施工圖紙上的標注，安裝底部的模板。底模板通常由木板制成，尺寸應與剪力墻底部的尺寸一致。將底模板放置在墻體位置上，用螺栓或者釘子將其固定在地面上，并確保其平整并與施工圖紙對齊。3）安裝側模板須根據墻體的高度，選擇合適尺寸的側模板。側模板可以用木板或者金屬模板，其高度應與墻體高度一致。將側模板放置在底模板上方，與底模板緊密連接，使用螺栓或者釘子將其固定在底模板上。4）固定模板須確保側模板的位置垂直，并使用水平儀校準。使用木樁或支撐桿等支撐物，將側模板固定在正確的位置上以確保其穩定性和垂直度。5）側模板安裝完畢后安裝頂模板，頂模板的尺寸應與墻體頂部的尺寸一致，并與側模板緊密連接。將頂模板固定在側模板上，確保其水平和平整。6）安裝完模板后，使用水平儀和垂直儀等工具進行檢查和調整，確保模板的水平度和垂直度。必要時進行調整以確保模板的準確性和穩定性。

安裝模板要與框架結構的施工配合，避免相互影響。剪力墻模板的安裝質量直接影響建筑的安全性和耐久性。質量控制的關鍵是制作和安裝模板、綁扎鋼筋和澆筑混凝土。該工程中，模板安裝拼接的尺寸誤差要在3mm內，模板拼縫嚴密，可以防止混凝土漏漿，因此制作時要使用精確的工具和設備，安裝時要使用定位器和固定器。

3.2 鋼筋捆扎及安裝

模板安裝完成后，要綁扎和安裝剪力墻的鋼筋，包括墻內的主筋、箍筋和分布筋[8]。綁扎鋼筋應均勻分布，嚴格按照設計的尺寸和間距，安裝鋼筋可以提高混凝土的抗拉和抗剪能力。鋼筋的直徑和間距應該符合設計要求，具體的確定步驟如下。

首先，確定需要使用的鋼筋的強度等級和截面形狀，該工程選擇使用直徑為20mm的圓鋼筋。

其次，根據設計要求確定鋼筋的截面面積，使用相關公式計算所需鋼筋的面積。該工程中，鋼筋的配筋率為0.02（鋼筋的體積占混凝土體積的2%），1m3混凝土需要的鋼筋體積為0.02m3，鋼筋截面積Ar的計算如公式（2）所示。

式中：d為鋼筋直徑。該工程中使用直徑為20mm的圓鋼筋，其截面積為0.000314m2，因此每立方米混凝土需要的鋼筋長度為63.6m。剪力墻的混凝土總體積為9m3，所需的鋼筋長度約573.4m。

剪力墻的設計剪力和高度決定所需鋼筋的數量，具體的計算如公式（3）所示。

式中：r是配筋率；d是鋼筋直徑。根據設計要求和所選鋼筋的直徑計算鋼筋間的間距，因此該工程鋼筋的間距為100mm。

最后，根據所選鋼筋的直徑和間距確定鋼筋的布置方案，鋼筋的布置方案應符合設計要求，并確保在施工中易于安裝。該工程中第一根鋼筋與剪力墻的底部距離為100mm，其余鋼筋間距均為200mm，所有鋼筋與剪力墻兩側的距離應保持相同。

綁扎模板的鋼筋要使用專用的綁扎工具，綁扎點均勻分布且牢固，防止在澆筑過程中位移。需要使用泵車和塔吊這兩種合適的澆筑設備均勻澆筑混凝土，在澆筑的過程中使用振搗器進行振搗以保證混凝土的密實度。

3.3 澆筑混凝土

澆筑混凝土是至關重要的步驟，會直接影響到混凝土結構的質量和性能。澆筑混凝土要按照一定的順序和方法，確保混凝土的均勻性和密實性，具體步驟如圖2所示。

圖2 澆筑混凝土流程圖

首先，要確定最佳的混凝土配合比。工程中水泥∶砂∶石∶水=1∶1.5∶3∶0.5。混凝土攪拌的時間為1min～2min，要確保混凝土均勻，但時間不應過長以免影響混凝土的性能。混凝土澆筑的深度在1m～2m，保證混凝土均勻密實。混凝土的澆筑高度不超過1.5m，防止混凝土分層和偏心，高3m的剪力墻需要澆筑兩次。

在混凝土振搗的過程中，應該正確使用振搗設備，當使用內振器時，振搗頭應垂直插入混凝土中，振搗范圍是以振搗頭為中心，半徑為振搗頭直徑的3～4倍的圓形區域。振搗頭不能接觸模板和鋼筋以免損傷模板和鋼筋，也不能直接接觸已經振實的混凝土以免引起混凝土分層。振搗混凝土的時間應該適度，時間過長或過短都會影響混凝土的性能，具體振搗作業流程如圖3所示。

圖3 混凝土振搗過程

混凝土振搗是混凝土澆筑后的重要工序，通過振動消除混凝土中的空隙和氣泡，提高混凝土的密實性和強度。該工程中混凝土振搗的具體過程如下：1）在開始振搗前，確保混凝土已經倒入模板，并保持平整。清除模板上的雜物和積水，確保振動器的順暢操作。2）根據施工需要，選擇合適類型的振動器。通常有內置振動器和外置振動器兩種類型。將振動器插入混凝土中，并確保其完全沉浸在混凝土中。3）啟動振動器開始振搗，逐步插入混凝土中，使其沉入混凝土內部。振動器的插入速度應控制在8cm/s～15cm/s。振動器應均勻地插入混凝土中，避免與模板或鋼筋發生碰撞。4）在振搗過程中，振動器應該逐漸升至全深度，并在每個插入點保持一定時間，通常為10s～15s。振動器應該緩慢勻速移動，避免在振動過程中迅速抽出振動器。5）應該根據混凝土類型、厚度和施工要求調整振搗的時間和頻率。振搗時間應控制在30s～120s，頻率應該保持在6000次/min～9000次/min。6）振搗過程應該覆蓋整個混凝土澆筑區域，確保混凝土的密實性。振搗完成后，應該緩慢抽出振動器，避免混凝土表面坍塌和不均勻。

振搗時間過長會導致混凝土分離、水泥漿流失和混凝土強度降低；振搗時間過短會導致混凝土密實度不足，產生孔隙，同樣會降低混凝土的強度。當混凝土表面不再冒出大氣泡，呈鮮亮狀態時可以停止振搗，澆筑混凝土的速度應與振搗的速度相匹配，要確保混凝土充分密實，但不應該過長以免混凝土分離。完成振搗后，應該檢驗混凝土的振搗效果，通過觀察混凝土表面是否平整、是否有大的氣泡等來判斷振搗效果，如果發現混凝土振搗不足，應該立即返振。澆筑混凝土后要通過養護確保混凝土的強度和耐久性。養護的方法包括覆蓋濕布或使用噴霧器，養護的時間通常需要至少7d，具體的時間取決于混凝土的種類和環境條件。

4 建筑工程施工后維護

工程施工后維護剪力墻建筑能確保建筑物的安全性和使用壽命，后期維護建議及步驟如下：1）施工后每年至少一次全面檢查，專業人員要檢查剪力墻的整體狀況，包括裂縫、破損和水分入侵等問題，早期發現和修復結構問題可以延長剪力墻的使用壽命。2）裂縫寬度＞0.2mm應該立即修復，使用環氧樹脂混凝土修復材料，填充和封閉裂縫。3）每5～10年應該更換或者維護剪力墻的防水層，確保剪力墻不受水分的侵蝕。4）如果剪力墻的抗震性能不足需要抗震加固，施工后，工程師要根據建筑物的年齡、地理位置和建筑材料等因素評估是否需要加固以及加固的具體方法和程度。5）每3～6個月清潔應該清潔裝飾性剪力墻。使用溫和的清潔劑和軟布，避免硬質刷子和腐蝕性清潔劑以防損壞墻面。

5 結語

通過該文的研究，對框架剪力墻結構的建筑工程施工技術應用有了更深入的了解。該文介紹了框架剪力墻結構的基本原理和優點，詳細闡述其施工前準備、施工過程以及后期維護的具體步驟和技術要點。只有通過精細化的施工前準備，嚴謹的施工過程控制以及有效的后期維護，才能充分發揮框架剪力墻結構的優點，提高建筑工程施工效率，保證建筑施工質量。同時需要不斷學習和創新，提高施工技術水平和解決問題的能力，解決施工中出現的各種問題。隨著施工技術的不斷發展，框架剪力墻結構的建筑工程施工將更安全、高效和環保。