框架剪力墙结构建筑施工技术在建筑工程中的应用探析

任国柱 秦冬欣

摘要：随着可持续发展战略的不断推进和建筑业的转型，绿色制造不再局限于工业和制造业。建筑业现代化是中国建筑业摆脱劳动力短缺、资源浪费、环境污染和事故等问题的必由之路，对实现绿色可持续发展具有重要意义。目前，我国装配式建筑尚处于概念发展和施工技术探索阶段。本文以某小区为实际背景，利用ANSYS和SAP2000软件对装配式剪力墙结构的施工过程进行了数值模拟。分析了装配式剪力墙结构在整个施工过程中局部剪力墙和整体剪力墙的受力和变形，为装配式剪力墙结构的施工提供了参考。

关键词：剪力墙;建筑施工;应用

1.建筑工程现代化

框架剪力墙一般被称为框剪结构，这是一种框架与剪力墙共同组合的承重体系结构。在框架剪力墙结构当中，会采取在框架结构当中布置相当数量的剪力墙，使其形成一个十分自由灵活的空间，以此来满足不同的建筑功能需求。框剪结构是目前建筑行业中一种比较先进也是较为稳定的建筑结构，其可以根据建筑使用特点及使用需求对空间进行自由灵活的改变，此种特点适合现今社会对建筑的要求[1]。

建筑业现代化通常是指通过大型工业生产的现代制造、运输、安装和科学管理，在分散、低水平、低效率的手工业生产中取代传统建筑业的生产方式。其主要生产方式是以构件预制生产和装配施工为主，以设计标准化、零部件化、施工机械化为特点，利用信息技术将设计、生产、施工集成到整个产业链中。实现建筑产品节能、环保、生命周期价值最大化的新型建筑生产方式的可持续发展。这也表明，在可持续发展的背景下，绿色建筑充分覆盖了建筑业的现代化。组裝的建筑物不是工业化的整体，而是它的重要组成部分。当前，建筑业推动产业结构调整，积极响应绿色节能高效的口号。为了提高建筑业的核心竞争力，组合建筑已成为一个新的探索阶段。同时，剪力墙结构的施工也成为研究的重点[2]。

2.理论基础

2.1要素技术

单元技术主要用于模拟焊接、开挖分析等当前结构分析中的“单元的操作并不真正增加或删除单元，而是改变单元的刚度矩阵”，在有限元分析中的基本思想是根据结构设计要求，一次性建立所有单元，然后参照实际施工过程，将所有要添加到后续加载步骤中的单元全部剔除“。最后，根据实际施工顺序激活每个施工步骤对应的元素，并适当地应用和删除相应的约束和加载。在此基础上，对构件在施工过程中的受力模拟进行了仿真，并对结构在施工过程中的力学性能进行了分析[3]。

2.2逐步建模技术

逐步建模技术的主要仿真原理是根据施工实际情况划分施工步骤，并逐步建立相应的结构模型。一步一步建模技术的原理还意味着，在整个施工过程的模拟过程中，独立于施工步骤建立了有限元模型。在建立每个工况的完整模型后，应重新执行生死命令，并从第一个工况逐个进行计算，然后计算到所有工作条件（实际施工完成情况）完成为止。同时，根据实际拼装剪力墙的施工模式，结合实际工程剪力墙的安装情况，进行了简化仿真分析[4]。

3.有限元模型与数值分析结果

3.1施工过程分析模型

结构施工仿真的关键是模型本身与实际结构的一致性，包括模型的刚度等结构参数;第二个关键是使模拟的施工过程与实际施工相一致。在传统的多层结构设计分析中，忽略了层间水准对竖向变形的影响，导致在设计分析中采用一次加载法进行施工荷载模拟。对于组合结构，结构设计与传统设计的最大区别是，考虑到现场装配，构件需要进一步设计，结构的完成涉及多个参数的影响。对实际结构进行完全等效模拟是非常困难的。在应用软件进行Toperform结构施工模拟时，一般在实际施工的基础上作出适当的假设，并考虑到主要因素，采用简化的方法进行分析，以适应实际情况[5]。

3.2两层整体剪力墙施工模拟的数值结果

利用ANSYS的生死功能实现了部分剪力墙施工过程的模拟。此时，假定组合剪切强度已达到下一工序前的施工强度。采用ANSYS生死单元技术对部分剪力墙构件的安装过程进行了模拟。不考虑接触的瞬态效应，可以得到构件模型的应力-应变云图。混凝土在表面中间区域和接触面边界区域的应力值最大。第三道工序完成后，安装上剪力墙。此时，第一剪力墙与底梁界面处的最大应力值为5，7712.1 MPa，最大应变值为0.430x10-3，对应于最大值。影响力值为315765 MPa，最大等效斜率为0.129x10-3。第二剪力墙与下剪力墙接触面的最大主应力值为22592.5 MPa，最重要的应变值为0.287×10-3。这些成分处于安全状态[6]。

3.3组合剪力墙施工的数值模拟结果

由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。因为，在下部楼层，剪力墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，剪力墙承受大部分水平力，上部楼层则相反，剪力墙位移越来越大，有外倾的趋势，而框架则有内收的趋势，框架拉剪力墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力，剪力墙不但不承受框架剪力墙荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑中。

在建筑施工之中，框架剪力墙结构中的关键技术是钢筋工程技术，是整个框剪结构中的核心技术。在实际的施工过程中，要严把质量关，对钢筋的密度、厚度等多项基础的物理性质进行监控，根据选择的不同工艺流程对所需材料的質量进行对应的选择，如果没有把好质量关会直接影响到正题结构技术的抗压抗震的能力。

由于组合混凝土剪力墙结构的实际施工技术尚处于探索和发展阶段，各种施工技术尚未形成成熟的施工体系。本文对组合剪力墙的施工模拟进行了部分简化。结构的施工模拟采用简化的盒式组合方式进行施工模拟分析。随着装配式施工技术的发展，根据实际施工过程对施工过程进行进一步的详细分析，有望为实际装配提供更有效的依据。

结束语：

纵观当前我国框架剪力墙结构工程施工现状，还有很多疑难问题尚未解决。这还需要我们进一步对框架剪力墙结构建筑施工技术在建筑工程中的应用进行简单的探讨和分析。

参考文献：

[1]李雪. 解析框架剪力墙结构建筑施工技术[J]. 建筑与装饰，2021（12）：172.

[2]康志磊. 建筑工程框架剪力墙结构施工技术研究[J]. 建材与装饰，2021，17（11）：39-40.

[3]杨越. 建筑工程框架剪力墙结构主体工程施工技术的优化措施[J]. 建材与装饰，2021，17（13）：8-9. DOI：10.3969/j.issn.1673-0038.2021.13.004.

[4]张腾. 框架剪力墙结构建筑施工技术分析[J]. 精品，2021（11）：156. DOI：10.12320/j.issn.1673-8756.2021.11.143.

[5]张鹏. 房屋建筑框架剪力墙结构主体工程的施工技术探究[J]. 装饰装修天地，2021（4）：85. DOI：10.12257/j.1006-2122.2021.04.081.