框架結構設計在建筑結構設計中的應用探討

吳鑫亮

（青海省土木建筑設計院有限公司，青海 西寧 810000）

引言

隨著我國建筑事業的發展，再加上人們對建筑安全的要求不斷提高，傳統單一的框架建筑施工方式存在一定的局限性，其施工方式和效果已經無法滿足現代社會建筑工程的發展需求，因此就要求有關的施工方式和技術要不斷革新。所以，為了保障工程施工質量能夠達到規定的標準，就要對建筑施工技術進行不斷的改進，提高框架剪力墻結構的施工水平，以此來推進現代建筑工程的質量和水準。基于以上原因，進行框架剪力墻結構的研究和討論，對其在建筑工程施工中的應用具有重要意義，為了不斷提升技術水平，該施工技術的不斷優化和改進就顯得尤為重要。

一、框架剪力墻特征

在建筑工程的施工環節中，框架剪力墻是在科學運用了鋼筋混凝土的基礎上，替代了原本框架結構的部分內容，其應力荷載承受能力較強，在建筑工程中科學運用框架剪力墻結構，能夠有效的提升建筑空間的實用性。框架剪力墻是垂直于地面的，從其受力特征來看，如果其抗壓性能不足，就會導致結構的形狀發生變化，從其剛度特征來說，框架剪力墻結構與普通框架結構的受力程度是類似的，也是呈現一種相互作用的形態。框架剪力墻主要由以下三個特征：

（一）受力特征

從現代建筑工程的施工來看，一般情況下都會采用框架剪力墻結構來進行建造，能夠有效保證建筑體的質量。采取這種施工模式的主要原因是：一方面框架剪力墻結構的水平承受能力較強，在建筑框架發生彎曲或變形的情況下，框架剪力墻結構也能夠伴隨其發生相應的變化；另一方面在建筑施工中運用框架剪力墻結構，在地下樓層中很少出現其余建筑體發生位移的狀況。通過把這種施工模式與傳統的建筑框架進行對比能夠得出，在建筑施工中合理應用框架剪力墻結構，就會促使建筑能夠有效吸收不同的建筑剪力，同時，當墻體與建筑框架之間完成了整體組合之后，就會對墻體產生的拉力產生更明顯的效果，也會對水平剪應力的內收作用更明顯。

（二）剛度特征

通常情況下，在建筑工程的建筑基地層面，使用框架剪力墻結構的部分大約占到了1/4，這就意味著框架剪力墻與傳統框架結構，都能夠有效地承受來自外界的力。從這一性質出發，就能夠對基地剪力墻框架進行合理的劃分，特別是對其抗震等級的劃分，要求必須要科學和明確，確保建筑基地剪力墻能夠承受2/3的彎曲壓力，以此來保證建筑的質量。

（三）抗震特征

在以往的建筑施工活動中，大多數情況下采用較多的就是單一框架結構，由于這種結構受到建筑墻體和施工材料類型等各方面因素的影響，導致建筑墻體和工程框架之間不能完成有效的銜接。除此之外，來自建筑剪應力的壓力也會導致其抗震性能減弱。但是，將新型的框架剪力墻結構應用在建筑活動中，就能夠有效地將墻體和框架之間進行充分連接，尤其是當整個建筑受到來自不同方向不同大小的剪應力時，整體建筑都能對其進行合理的分散，有效地承受這些力量，能夠增強其對振動能量的吸收力，促使抗震性能不斷提升。

二、方案階段應用

裝配式建筑因當地40%預制率或60%裝配率的要求，其中裝配式框架結構常規預制方案的構件類型有預制柱、預制疊合梁、預制疊合板、預制樓梯、預制外墻等。預制方案組合也有多樣性，所以項目前期可借助BIM技術建立初步方案模型，分析方案可實施性，并從模型中直接導出構件尺寸清單，通過對比得到本項目的構件尺寸是否符合模數化及標準化要求，從而進行初步結構布置。結合設計經驗發現，裝配式框架建筑標準化設計的關鍵在于模數化，標準化柱網基本決定預制疊合梁和疊合板的布置方式、種類及數量。平面布局采用縱橫向軸網對齊的標準柱網尺寸，同軸線的柱截面采用相同截面，奠定裝配式建筑設計的基本模數。標準化柱網使樓板跨度和開間盡量相同，使預制柱、梁、板的種類大大減少。預制構件截面尺寸標準化有利于提高預制構件模具的通用性，提升經濟效率，同時可減少圖紙出圖量；相同截面尺寸的預制構件盡量采用相同配筋，鋼筋歸并通常遵循大直徑、少根數的原則，方便模具加工，有利于提高鋼筋加工精度，減少累積誤差，有利于整體PC化快速建造。在確認項目軸網布置及初步結構尺寸的基礎上，通過采用BIM技術創建的項目初步模型，如使用設計軟件建立框架結構模型，根據預制率要求，在模型中指定需預制的梁柱為預制梁柱屬性，同時還有預制板屬性，按照計算方法中的原則進行模型拆分，當BIM模型中的信息完成后，可通過該軟件直接生成成本、預制率計算表和方案拆分圖。這樣可大大提高預制方案效率，同時可利用BIM模型可視化特點，通過三維視覺表達，分析拆分方案利弊，進一步完善拆分方案。

三、優化措施分析

（一）完善鋼筋工程，保證施工基礎

鋼筋工程在框架剪力墻結構建筑施工技術中屬于基礎環節，只有鋼筋工程能夠達到施工標準，后續施工才能夠得到有效保證。首先，應當嚴把材料關。鋼筋工程中離不開鋼筋材料的運用，只有投入使用的鋼筋質量合格，才能保障施工質量。因此，在開展鋼筋工程施工前必須在材料選擇、存放等予以重視，即選取的鋼筋材料規格必須與工程設計相同，不能隨意進行更改，否則會降低施工質量。材料質量不僅要符合行業規范和國家標準，還應當能夠在強度、抗震性方面滿足設計要求，便于在框架剪力墻結構產生剛度變化時也能對建筑結構予以有效地支撐，避免產生安全問題。材料的存放要依照具體情況采取相應的保護措施，防止在存放期間產生質量變化，例如，對于比較潮濕的環境，入場后的鋼筋材料在存儲區域中應提前布置好墊塊，便于與地面直接接觸，而且還要利用篷布等覆蓋表面，避免與空氣中的水分直接接觸產生氧化問題。其次，對于框架剪力墻結構中的重點梁柱，可以借助計算機模擬的方式繪制出相應的位置，并對具體施工方案予以確定，避免產生不必要的問題，提高施工效率。最后，重視施工工藝。由于鋼筋工程中能夠運用大量的鋼筋材料，必須采取必要防范措施提升整體穩定性，比如對不同鋼筋要執行箍筋環節，運用鋼絲、定型模具等對各個節點及時進行綁扎，保持良好的穩固狀態，避免后續施工中出現位移、變形等問題。同時，鋼筋連接工藝時也要依照具體情況予以選擇，比如，對于未處在受拉區域且直徑小于22mm的鋼筋，可以利用綁扎予以實現，但是要在綁扎距離上提出嚴格要求。若鋼筋直徑較大，可以采用焊接、螺栓等方式進行連接。采用焊接時，施工人員要重視焊接工藝、工序和質量，必須達到設計標準，保證結構質量能夠達標，否則不能予以運用。

（二）重視混凝土工程，提升全面質量

混凝土工程是實現框架剪力墻結構的必要手段，也是施工質量的重要保證。（1）重視材料關卡。框架剪力墻結構離不開混凝土材料的質量，所以，先要重視混凝土材料選取環節的工作。相關人員應當對設計內容進行深入地解讀，明確混凝土材料的具體要求并予以有效地控制，才能從根本上保障材料環節。比如，采購人員明確具體規格的混凝土材料后，應當在市場中選取與其相同的材料，杜絕使用類似或低劣的材料，否則會嚴重影響施工質量。同時，不僅要選取合適的材料，還要在材料的配比方面予以全面地控制。例如，水泥作為混凝土中的必要材料，其具有較強的水化熱特性，也會對加工后的混凝土材料質量產生影響，由此可知，混凝土調配環節必須要根據施工設計要求選取正確的材料，并添加合適的配比及用量，才能在試驗階段確定混凝土材料的強度、抗震性等。（2）開展準備工作。混凝土調配完成后并不能立即澆筑，需要進行必要的準備工作，也就是對工程的水電預埋件、鋼骨架等隱蔽工程部分的安裝施工、固定情況進行詳細地檢查，確保不會產生位移、變形等問題。（3）注意澆筑過程。由于混凝土材料和框架剪力墻結構都具備較強的特殊性，澆筑混凝土時，必須要采取切實有效的方式。例如采取分層澆筑的方式，也就是澆筑達到特定高度后再執行下一層，而且澆筑的順序也要予以充足地重視，等級較高的柱頭要先澆，梁板則在其后進行。澆筑過程中應當及時利用振搗棒等設備進行振搗，要注意的是，振搗方式必須遵循“快插慢拔”的原則，而且振搗的深度可以根據設計要求予以增加，充分發揮振搗施工的作用，清除其中包含的浮漿或氣泡。同時，混凝土澆筑過程中還要注意運用減水劑等添加劑控制材料溫度，增加混凝土凝固時間，有效地避免產生裂縫的隱患。

結語

總之，隨著社會科技的不斷更新，對于建筑施工的有關技術的要求也越來越嚴格，框架剪力墻結構是在傳統的剪力墻結構上進行優化而得到廣泛應用的，其滿足了我國當前的施工需求，可以有效提高施工的效率和質量，從而保證施工單位的和經濟效益以及產生較高的社會經濟收益。因此，對框架剪力墻的特征以及應用進行分析具有很強的現實意義，確保其能夠在施工前和施工中都能發揮作用，提高建筑工程的質量，保證其使用壽命，為社會創造更高的收益。