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超高层建筑钢板剪力墙施工技术

  超高层建筑钢板剪力墙施工技术

  杨忠

  四川科达信工程项目管理咨询有限责任公司四川省成都市610000

  摘要:在建筑行业迅速发展的背景下,超高层建筑的建设数量有所增加,钢板剪力墙结构自身有较强的刚度和良好的抗震性能,因此,广泛应用于建筑工程施工中,特别是超高层建筑施工。由于超高层建筑高度较高,其抗剪切能力较弱,利用钢板剪力墙施工技术可以有效地提高超高层建筑物的抗震性能和承载能力,同时在实际应用过程中,可以有效地承担建筑的横向剪力,提高建筑物的可靠性和稳定性。论文主要对超高层建筑钢板剪力墙施工技术进行分析。

  关键词:超高层建筑;钢板;剪力墙;施工技术
 

剪力墙结构


  引言

  钢板剪力墙有着较好的抗震性和刚度,在超高层的建筑中有着十分广泛的应用,相比传统的混凝土有着不可替代的作用。在具体的建筑中,钢板剪力墙能够承担建筑的水平剪力,自身的延展性较强,承受载荷的能力较强。但是,钢板剪力墙在结构设计与实际施工中还存在一些问题。基于这种情况,本文从某具体工程入手探讨钢板剪力墙应用的特点,首先分析了超高层建筑钢板剪力墙结构设计中存在的问题,然后研究了高层建筑钢板剪力墙的施工技术,以期为相关的研究提供一定的参考意见。

  1钢板剪力墙简介

  钢材是一种韧性材料,钢结构构件具有强度高、质量轻和施工速度快的特点,已广泛应用于高层建筑中。钢板剪力墙的首要抗侧力构件为钢板,并承担主要的水平荷载作用,从而使其整体的刚度增加并减少结构整体水平位移。钢板剪力墙用于结构体系中,具有良好的延性和较好的耗能能力,其初始刚度较大,可有效降低结构在风荷载或水平地震作用下的横向位移。与钢筋混凝土剪力墙比较,钢板剪力墙因其自重轻,减轻了对框架柱和基础的荷载,从而降低基础建造费用,有效减小了地震作用下结构的效应。另外,实际工程中使用的钢板通常较薄增加了使用空间,通过工厂预制,现场安装等工艺流程,大大增快了施工速度,降低了施工成本。

  2钢板剪力墙的特点

  钢板剪力墙结构与传统的混凝土剪力墙结构相比优势明显,钢板剪力墙自重较小,承载能力较大,极大地提高了超高层建筑的抗震性能。目前,我国超高层建筑的发展离不开钢板剪力墙结构的支持,现代化的建筑工程钢板剪力墙的优点较多,其主要包括以下3个方面:(1)钢板剪力墙比普通混凝土剪力墙结构质量轻,能最大程度地减轻自重,提高其承载力;(2)钢板剪力墙厚度较薄,能在保障施工质量的同时,有效地扩大使用面积;(3)钢板剪力墙结构的延伸性较好,提高了建筑结构的抗震性能。虽然钢板剪力墙结构具有普通混凝土剪力墙结构无可比拟的优点,但是在实际运用过程中,还存在一些问题,影响了钢板剪力墙结构的发展,本文对钢板剪力墙结构设计和相关技术进行了研究。

  3超高层建筑钢板剪力墙结构设计中存在的问题

  超高层钢板剪力墙结构设计中存在的问题主要体现在以下几点上:(1)内外框架连接不科学。钢板剪力墙在建筑中一般只承受水平的剪力,所以在施工中的常采用焊接和栓接的方式对框架进行连接。但是从实际的情况来看,施工人员在对内外框架进行连接的时候,并没有充分考虑工程的实际,很多框架连接的方法不够科学,栓接只进行一次固定,焊接的时候也没有规范操作,没有严格按照设计的要求进行,使得钢板剪力墙无法发挥应有的效果,影响到结构的稳定性。(2)墙角附近应力较大。采用焊接的方式连接钢板剪力墙时,剪力墙四个墙角的内部有残余的应力,这些应力得不到有效的处理,就会影响到结构的稳定性。另外,钢板在水平方向的拉伸也会造成内部应力增加的问题,处理起来较为复杂,需要设计的时候充分考虑到这一点。然而,工程施工中的很多操作都没有严格执行技术标准,焊接完成后没有用高温保持的方法释放焊接产生的压力,所以设计的要求不能完全满足,造成了墙角附近的应力较大。

  3钢板剪力墙施工关键技术

  3.1钢板剪力墙的测量技术

  钢板剪力墙的测量工作会直接影响钢板剪力墙的安装质量。在钢板剪力墙安装过程中,单个的钢板剪力墙数量较多,面积较大,侧向刚度较小,在焊接过程中极易出现变形。因此,工作前需要对钢板剪力墙进行测量,具体的测量步骤如下:首先对边角部位的钢柱进行测量、矫正和加固;其次,对每节钢板剪力墙进行重复测量,以便及时发现偏差,及时采取有效处理措施。此外,在施工过程中,还需要利用全站仪、铅锤仪、三角钢尺等测量工具测量钢板剪力墙的侧向垂直度,并保证测量的精确度。

  3.2钢板剪力墙的连接

  在钢板剪力墙安装之前要进行质量的检验,检验内容主要包括尺寸规格、垂直度、平面度和预留孔位等,在每项都验收合格后才可以安装。钢板剪力墙在安装的时候需要需要用吊装设备辅助,首先将其放置在钢骨柱之间,然后用高强度螺栓暂时把钢板和钢骨柱连接在一起。需要注意的是,这时的螺栓还不能拧紧,只是初步的确定钢板剪力墙的位置。之后需要根据设计的需求,细微调整钢板剪力墙的横竖位置,保证后续的焊接缝隙。调整完之后用全站仪检测,确定满足要求后再将螺栓拧紧。

  3.3钢板墙焊接技术

  对于钢板墙焊接施工来说,钢板墙施工过程中两条竖向焊缝所采用的焊接方法是运用单面坡口带衬板进行焊接,而此方法同样适用于一条横向缝的焊接工作。这样不仅能够有效的对焊接时间进行缩短,同时还能够实现对反面清根工作的简化,有效的提高工程施工效率。对于钢骨柱对接接口焊缝来说,其主要的焊接施工需要同时、同向、对称进行。对于钢板墙的焊接来说,首先要对一侧的焊缝进行焊接,等到冷却收缩完成之后再进行另外一侧的焊接工作。在此过程中,需要进行多人、对称的焊接工艺,这样做主要的目的是为了能够保证钢板墙的均匀不变形。钢板墙变形主要出现在焊接过程中,因此在实际的焊接施工过程中,需要对层间温度进行控制,保证温度能够在120~150℃,所运用的焊接方式主要为多层焊接,焊接的层数要保证在3~9层,相邻层塔之间的搭接要在5cm左右。这样就能够保证在进行焊接工作时对焊缝起到预热作用,保证焊接质量达到预期目标。

  3.4变形监测技术

  钢板墙的测量方法与频率直接影响到钢板墙施工质量。钢板墙变形监测主要采用全站仪配合贴片进行跟踪监测,监测点位按层高均布(见图8),焊接过程实时监测,发现变形收缩量超过规范后立即停止焊接,通过控制焊接热输入量、调整焊接顺序来减小焊接变形,直到焊接变形收缩量满足设计规范要求。通过对钢板墙上监测点的观测,可以控制钢板墙身左右安装间隙变形量,同时还可以监测了解到墙面整体弯曲垂直度情况,发现问题及时调整校正。钢板墙焊接时,全程跟踪控制,落实到每一片墙板,若局部变形值超过规范要求须马上停止焊接,调整焊接工艺参数与焊接顺序,以保证钢板墙变形值控制在规范规定范围内。

  结语

  总体来说,超高层钢板剪力墙施工工艺比较复杂,且这一作业环境对施工人员来说具有较大的挑战,施工中钢板剪力墙之间的连接点较多,焊接工程量较大。因此,在施工中要结合具体的施工情况,优化设计方案,选用合理的施工技术,保证超高层钢板剪力墙的整体施工质量。

  参考文献

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