試析高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)

曹金鴿

（太原普可佳工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030002）

0 引言

高層建筑的安全性和穩(wěn)定性是施工和運(yùn)營(yíng)中最重要的問題之一，特別是在面對(duì)自然災(zāi)害或人為破壞時(shí)。剪力墻是一種被廣泛應(yīng)用于高層建筑中的結(jié)構(gòu)形式，其作用是通過抵抗外部力量的作用來保證建筑的穩(wěn)定性和承載能力。因此，高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的研究和應(yīng)用具有重要的意義。本文的目的是深入探討高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，包括剪力墻的設(shè)計(jì)和施工步驟、高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的重要性和存在的問題、剪力墻土木施工技術(shù)的案例分析以及如何完善和提升這些技術(shù)等方面[1]。通過對(duì)相關(guān)問題的分析，旨在為相關(guān)人員和工程提供參考，推動(dòng)高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1 剪力墻的設(shè)計(jì)和施工

1.1 剪力墻以及其在高層建筑中的作用

剪力墻是指在高層建筑結(jié)構(gòu)中起到抗剪作用的墻體。在建筑設(shè)計(jì)中，剪力墻通常被用于增強(qiáng)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震能力，以保障建筑的安全性。剪力墻的作用類似于建筑結(jié)構(gòu)的“骨骼”，可分布在建筑內(nèi)部或外部，與其他結(jié)構(gòu)元素共同構(gòu)成整個(gè)建筑的框架結(jié)構(gòu)，以抵抗建筑所承受的各種荷載。

1.2 剪力墻的設(shè)計(jì)原則

剪力墻的設(shè)計(jì)需要滿足一系列的原則。首先，剪力墻的位置應(yīng)在建筑的承重墻區(qū)域內(nèi)。其次，剪力墻的面積應(yīng)根據(jù)建筑高度、結(jié)構(gòu)形式、荷載條件等因素進(jìn)行合理的力學(xué)計(jì)算。最后，剪力墻的材料應(yīng)該具備較高的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和剛度。在材料選擇上，通常選用高強(qiáng)度混凝土或鋼筋混凝土等材料。

力學(xué)計(jì)算包括剪力墻的尺寸和位置的計(jì)算，以及計(jì)算剪力墻在地震等荷載作用下的抗震性能。針對(duì)不同設(shè)計(jì)條件，可以采用不同的力學(xué)計(jì)算方法，如極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、工作狀態(tài)設(shè)計(jì)法等。

在選擇材料時(shí)，應(yīng)考慮其強(qiáng)度、耐久性、變形能力、防火性能等因素。常用的剪力墻材料包括混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)制混凝土板等。

1.3 剪力墻的施工步驟

高層建筑剪力墻的施工步驟非常關(guān)鍵，必須按照嚴(yán)格的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。首先，在施工前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，確保場(chǎng)地整潔、安全，以及設(shè)備的完好。其次，進(jìn)行剪力墻的安裝和搭建，這需要依靠專業(yè)的施工工具和設(shè)備，以確保墻體的準(zhǔn)確性和安全性。同時(shí)，需要進(jìn)行墻體的連接，以確保剪力墻與其他建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)作。最后，進(jìn)行剪力墻的固定，以保證其在荷載作用下的穩(wěn)定性。剪力墻的固定方式通常包括灌漿、預(yù)埋固定、膨脹螺栓等多種方式，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和應(yīng)用。同時(shí)，施工過程中需要注意安全風(fēng)險(xiǎn)，定期進(jìn)行質(zhì)量檢查和安全評(píng)估，確保施工質(zhì)量和工期進(jìn)度的合理控制。

2 高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的重要性和應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 高層建筑中剪力墻土木施工技術(shù)的重要性

高層建筑由于高度和體量大、承載結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用一些專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和土木施工技術(shù)來確保建筑的穩(wěn)定和安全。剪力墻土木施工技術(shù)作為一種主要的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法，對(duì)于提高高層建筑的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性都具有重要的作用。

首先，剪力墻是高層建筑中主要的承重結(jié)構(gòu)之一，能夠抵抗建筑所承受的地震和風(fēng)力等自然災(zāi)害[2]。它能夠承受來自水平方向的力，通過橫向剛度和承載力的提高，增強(qiáng)了建筑的抗震和抗風(fēng)能力，有效降低了建筑結(jié)構(gòu)的變形和破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

其次，采用剪力墻土木施工技術(shù)能夠提高建筑的經(jīng)濟(jì)性和施工效率。由于剪力墻能夠起到承重和抵御外部力的作用，可以減少建筑結(jié)構(gòu)的材料和成本，并簡(jiǎn)化施工步驟。同時(shí)，由于剪力墻土木施工技術(shù)的普及，施工團(tuán)隊(duì)可以更加熟練地應(yīng)用這種技術(shù)，提高施工效率和質(zhì)量，降低工期和成本。

2.2 高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

盡管高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了許多年，但仍存在許多問題。例如，一些建筑師可能過分依賴剪力墻來解決建筑結(jié)構(gòu)問題，而忽略其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可能性。此外，建筑材料的選擇、安裝和連接等方面的問題也可能影響剪力墻的性能，從而影響建筑的安全性。同時(shí)，當(dāng)前的剪力墻土木施工技術(shù)在災(zāi)害防范方面還有很大的發(fā)展空間，例如，如何在地震、臺(tái)風(fēng)等極端天氣條件下保證建筑的穩(wěn)定性。

因此，針對(duì)當(dāng)前存在的問題，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)。可以通過推廣和應(yīng)用新的建筑材料、開發(fā)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和施工工藝、以及加強(qiáng)建筑監(jiān)測(cè)和維護(hù)等方面來提高剪力墻的性能和安全性。同時(shí)，還需要加強(qiáng)相關(guān)部門的監(jiān)管和規(guī)范，確保剪力墻的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范[3]。

3 剪力墻土木施工技術(shù)安全應(yīng)用措施

3.1 剪力墻土木施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)

剪力墻土木施工存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，如建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、施工人員操作不當(dāng)、材料質(zhì)量不過關(guān)、工程管理不到位等問題。其中，最常見的安全風(fēng)險(xiǎn)是剪力墻的質(zhì)量問題，如強(qiáng)度不足、鋼筋設(shè)計(jì)不合理等。這些問題可能會(huì)導(dǎo)致剪力墻的抗震能力下降，從而危及到建筑物的安全。此外，剪力墻的施工還可能涉及高空作業(yè)、吊裝、鉆孔等危險(xiǎn)作業(yè)，施工人員必須具備一定的技能和經(jīng)驗(yàn)，否則容易導(dǎo)致人員傷亡事故的發(fā)生。另外，在剪力墻的施工中，如何控制噪聲、粉塵、振動(dòng)等環(huán)境污染也是需要注意的問題，以保障周邊環(huán)境的安全和健康。

3.2 剪力墻土木施工中的安全措施

為了避免剪力墻土木施工過程中出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，施工單位需要采取一系列的安全措施。要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，并定期進(jìn)行驗(yàn)收，確保施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，施工人員應(yīng)該具備一定的技能和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過相應(yīng)的安全培訓(xùn)和考試合格后方可上崗作業(yè)。在高空作業(yè)、吊裝等危險(xiǎn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施，如佩戴安全帶、使用安全網(wǎng)等。此外，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)設(shè)置合理的警示標(biāo)識(shí)，明確施工區(qū)域和安全通道，避免施工區(qū)域和人員與外界產(chǎn)生沖突和危險(xiǎn)。

3.3 剪力墻土木施工中的事故案例分析

在實(shí)際的剪力墻土木施工中，曾經(jīng)發(fā)生過多起事故。

（1）湖南省一建筑工地事故。該事故發(fā)生在2016 年11 月，一棟正在施工的高層建筑剪力墻突然垮塌，造成2 人死亡、4 人受傷。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成這起事故的原因是施工單位未按照規(guī)范進(jìn)行剪力墻的安裝和連接，導(dǎo)致其抗震能力不足，最終垮塌。

（2）上海一高層建筑結(jié)構(gòu)安全問題。該高層建筑是一棟超過200m 的住宅樓，設(shè)計(jì)中采用了剪力墻結(jié)構(gòu)。但在施工過程中，施工方違規(guī)操作導(dǎo)致鋼筋連接不牢固，嚴(yán)重影響了剪力墻的抗震性能。此后，相關(guān)部門采取了強(qiáng)制整改措施，要求施工方對(duì)剪力墻進(jìn)行加固。

（3）廣州某高層建筑施工事故。該高層建筑剪力墻施工過程中，施工方在連接鋼筋時(shí)未進(jìn)行預(yù)埋套管，導(dǎo)致剪力墻連接不牢固。最終，該剪力墻在外力作用下垮塌，造成4 人死亡、9 人受傷。事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該施工單位違反了國(guó)家有關(guān)施工規(guī)范，導(dǎo)致了該事故的發(fā)生。

3.4 在實(shí)踐中應(yīng)用剪力墻土木施工技術(shù)的策略

從上述案例中可以發(fā)現(xiàn)，剪力墻土木施工技術(shù)在實(shí)踐中具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要如下。

（1）剪力墻結(jié)構(gòu)可以有效提高建筑物的抗震能力，保障建筑物和居民的安全[4]。

（2）剪力墻施工相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要大量的工人和設(shè)備，可降低建設(shè)成本和工期。

（3）剪力墻結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)墻體結(jié)構(gòu)更靈活，可以根據(jù)建筑物的不同需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

但剪力墻土木施工技術(shù)在實(shí)踐中也存在一些缺點(diǎn)。

（1）設(shè)計(jì)和施工過程中需要注意很多細(xì)節(jié)，如果不小心出現(xiàn)問題，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

（2）材料和工藝水平要求較高，一些小問題也可能對(duì)剪力墻的質(zhì)量和安全性造成影響。

（3）由于剪力墻的厚度較大，且通常需要大面積施工，因此施工周期較長(zhǎng)，勞動(dòng)力和材料成本較高。對(duì)于復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，如多層高層建筑，剪力墻施工可能不太容易實(shí)現(xiàn)，可能需要采用其他結(jié)構(gòu)形式來增強(qiáng)建筑物的抗震能力。

針對(duì)上述缺點(diǎn)，可以采取以下措施來提高剪力墻土木施工技術(shù)的質(zhì)量和安全性。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段要充分考慮剪力墻的位置、尺寸和數(shù)量，保證其能夠滿足建筑物的抗震要求。在施工過程中，要加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，確保他們了解剪力墻施工的技術(shù)要點(diǎn)和安全措施。加強(qiáng)對(duì)材料和工藝的質(zhì)量控制，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，可以考慮采用其他結(jié)構(gòu)形式來增強(qiáng)建筑物的抗震能力，如鋼結(jié)構(gòu)等。同時(shí)，也可以通過技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化來提高剪力墻土木施工技術(shù)的應(yīng)用效率和質(zhì)量，如采用新材料、新工藝和自動(dòng)化設(shè)備等[5]。

3.5 總結(jié)剪力墻土木施工技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

綜合分析這些案例的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，我們可以得出以下建議。

（1）設(shè)計(jì)與施工的緊密結(jié)合。剪力墻土木施工技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)該與施工相結(jié)合，同時(shí)充分考慮施工過程中可能遇到的問題和需要解決的挑戰(zhàn)，以確保施工的順利進(jìn)行和建筑物的安全性。

（2）加強(qiáng)材料管理。材料的質(zhì)量直接影響剪力墻的質(zhì)量，應(yīng)該對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格的管理和控制，確保材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)。施工人員應(yīng)該接受充分的培訓(xùn)，熟悉施工工藝和操作規(guī)范，以確保施工的質(zhì)量和安全。

（4）采用新型材料和技術(shù)。采用新型材料和技術(shù)可以提高施工效率和質(zhì)量，同時(shí)也可以增強(qiáng)建筑物的抗震能力。

（5）完善工程管理。工程管理應(yīng)該到位，包括質(zhì)量檢驗(yàn)、安全監(jiān)管等，確保工程按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保證建筑物的安全性和質(zhì)量。

在實(shí)踐中，應(yīng)該根據(jù)具體情況綜合考慮上述建議，并根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)。

4 完善高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)的措施

為了優(yōu)化高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)，可以從以下方面入手。

4.1 優(yōu)化材料選擇與應(yīng)用

優(yōu)化材料的選擇和應(yīng)用可以提高剪力墻的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而提高建筑物的抗震能力。一種可行的方法是通過研發(fā)新材料來改善剪力墻的性能，例如，使用更加耐高溫和高壓的材料（碳纖維和玻璃纖維等），以提高剪力墻的強(qiáng)度和耐用性。此外，應(yīng)該加強(qiáng)材料的檢測(cè)和質(zhì)量控制，確保所使用的材料符合標(biāo)準(zhǔn)，提高剪力墻的可靠性。

4.2 優(yōu)化施工工藝

優(yōu)化施工工藝可以提高施工效率和質(zhì)量，減少施工期間的安全隱患。一種可行的方法是采用先進(jìn)的建筑技術(shù)和設(shè)備，如機(jī)器人施工和3D 打印技術(shù)，以提高施工效率和準(zhǔn)確度[6]。此外，在施工過程中應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)督和質(zhì)量檢測(cè)，確保施工過程中不出現(xiàn)疏漏和質(zhì)量問題。

4.3 優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

優(yōu)化剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高剪力墻的抗震能力和可靠性。一種可行的方法是采用更加先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和計(jì)算方法，如基于計(jì)算機(jī)模擬的虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)和基于物理模型的實(shí)驗(yàn)研究方法，以提高剪力墻的設(shè)計(jì)精度和可靠性。此外，在剪力墻的設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮建筑物的實(shí)際情況和使用要求，確保剪力墻的設(shè)計(jì)和施工符合實(shí)際需要。

4.4 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制定

加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定可以提高剪力墻的施工質(zhì)量和安全性。一種可行的方法是建立完善的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系，包括對(duì)材料、設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范要求，以確保剪力墻的施工過程和質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的貫徹執(zhí)行，建立有效的監(jiān)管機(jī)制和檢查制度，確保標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的有效實(shí)施。

綜上所述，優(yōu)化高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)是一個(gè)需要持續(xù)投入和努力的過程。除了新材料的研發(fā)和施工工藝的優(yōu)化外，還需要在工程管理方面加強(qiáng)監(jiān)督和培訓(xùn)，提高施工人員的技能水平和安全意識(shí)。同時(shí)，需要建立起科學(xué)的質(zhì)量控制體系，從材料采購(gòu)、工程設(shè)計(jì)、施工過程到驗(yàn)收和維護(hù)等全過程加強(qiáng)監(jiān)管，確保剪力墻土木施工的質(zhì)量和安全性[7]。只有在不斷完善和提升技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能更好地滿足高層建筑的安全和經(jīng)濟(jì)性需求。

5 結(jié)語

總之，高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)是保障建筑物安全和穩(wěn)定的重要一環(huán)，隨著科技的不斷發(fā)展，也應(yīng)不斷地尋找新的技術(shù)和方法來提高其質(zhì)量和效率。在未來，可以預(yù)見，隨著新材料和新工藝的應(yīng)用，高層建筑剪力墻土木施工技術(shù)將會(huì)變得更加優(yōu)化和高效，從而更好地滿足人們對(duì)建筑物的安全和質(zhì)量需求。