框架-剪力墙结构的施工质量对高层建筑结构安全性的探讨

框架-剪力墙结构的施工质量对高层建筑结构安全性的探讨
摘要：随着社会经济的逐步发展，我国的高层建筑从无到有，规模也越来越大，结构形式也越来越多，常见的有框架结构、框架—剪力墙结构、筒体结构、筒中筒等。

其中框架—剪力墙结构在建筑工程中的应用十分广泛，虽然该结构施工技术较成熟，但是在施工过程中也存在着相应的质量问题，施工质量对建筑工程的结构安全性、耐久性、正常使用和建筑功能等均有一定的影响。

本文以钢筋混凝土框架—剪力墙结构为例，探讨了在施工过程中存在的质量问题和施工质量水平对结构安全性的影响因素。

关键词：框剪结构，施工质量，高层建筑结构，安全性
1 引言
建筑结构型式的多样性是随着建筑施工技术的发展而逐步成熟。

我国古代建筑的结构基本上是木结构，木结构受制于建筑高度，所以该结构在建筑技术的发展中被逐渐淘汰。

从19世纪起国外的高层建筑就开始使用钢铁结构作为承重结构，而使用钢筋混凝土框架结构的是1903年法国巴黎的Franklin公寓，随着建筑结构抗震理论、材料和施工技术的发展，高层建筑逐步广泛采用了框架-剪力墙结构，但时至今日该结构在施工过程中仍然存在着构件材料、施工质量等问题，这些存在的问题直接降低了建筑结构的可靠度。

2 钢筋混凝土框架—剪力墙结构
框架-剪力墙结构，俗称为框剪结构（以下简称为框剪结构），主要结构是框架，由梁柱构成，小部分是剪力墙。

墙体全部采用填充墙体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。

适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。

框剪结构是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结构形式，相对于纯框架结构它拥有较多的剪力墙，这样它能拥有更大的结构刚度，在抗震能力上比纯框架结构更好。

从现有工程实践角度或观感角度还是从结构主要特性随高度变化规律角度来看，超过100米的建筑可以称之为超高层建筑，比如北京电视台、上海的金茂大厦等。

在生活中常见的框剪结构主要是民用住宅建筑，高度基本上在100m以下，本文所描述的工程项目5#楼位于成都邛崃市，建筑高度为99.3m。

3 框剪结构的施工质量对结构安全性能的影响
在实际工程中，框剪结构以全现浇为主，施工质量对建筑工程的结构安全性、耐久性、正常使用和建筑功能等均有一定的影响。

地基基础和主体结构的施工质量则直接影响建筑工程的安全，地基基础的施工质量涉及基础承载力是否满足上部结构重力作用的要求，在地震和风荷载作用下的倾覆、地基不均匀下沉引起的结构构件开裂，甚至丧失承载能力等。

本文在分析施工质量对结构安全的影响中，不涉及地基基础的施工质量和建筑功能（供水、保温隔热、屋面防水等）方面的施工质量，仅涉及主体结构的施工质量。

3.1 影响结构安全性的建筑结构施工质量的分类
影响结构安全性的建筑施工质量大体可以分为建筑材料、结构构件、结构构件的连接。

以上大的方面也可以细分，比如建筑材料有钢材、混凝土、砂浆、砌体等；结构构件有截面尺寸、惯性矩、构件长度、构件内部和外观质量、构件轴线偏差等；结构构件的连接有梁柱（剪力墙）连接、板柱（剪力墙）连接等。

3.1.1建筑材料及其施工质量对建筑结构安全性的影响
建筑材料是构成建筑结构构件最基本的要素，因此对建筑结构安全性能的影响也比较大，工程中建筑材料使用品种较多，本文主要阐述钢筋和混凝土两种材料。

①钢材质量与施工质量对结构安全性的影响
钢材是组成框剪结构的骨架，钢材质量和施工质量直接影响着工程的最终质量，所以起着不可替代的作用。

钢筋工程因受原料质量、设备、工艺和技术水平的限制，因而对其工程施工的要求也越来越高，需要我们在钢筋施工的环节对各道工序严把质量关，发现质量问题及时纠正处理，加强其施工质量管理，虽然质量管理措施严格，但我们在施工作业中还是存在着相关的问题，主要体现在钢筋原料的进场与存储、梁柱（剪力墙)节点位置、钢筋的下料、钢筋的连接质量、钢筋骨架截面尺寸等问题。

1）钢筋的原材进场要进行分类存放，并且要抽样进行钢筋的抗拉实验，实验合格方可使用。

钢筋与地面间应设置垫架，以避免污垢或泥土污染，确保堆放合理，标识明确，做到先进先用，定期检查。

避免钢筋在存放和加工后出现大面积的锈蚀，钢筋锈蚀会引起沿钢筋的纵向裂缝，将大大削弱钢筋和混凝土间的粘结力，导致保护层成片剥落，后果将十分严重，在偶然荷载作用下对建筑结构安全性将产生严重的影响。

2）梁柱节点钢筋构造不一，特别是同一支座有多根梁交叉在一起，钢筋分布相当密集，并且梁上部钢筋直径往往较大，使得钢筋绑扎较难，在以往的一些建筑工程中，采用整体沉梁的方法，往往导致节点以下的钢筋绑扎存在问题，箍筋在梁底部间距分布不均匀，降低梁骨架的抗剪、抗弯能力，影响了结构的安全。

3）钢筋下料对结构安全性也有较大的影响
长料短下，如果长的钢筋料尺寸不够，必然会增加钢筋的接头数量，然而，接头数量与钢筋的力学性能呈显著的反比例关系；采用短的钢筋料进行长尺寸钢筋半成品的加工。

在加工过程中，没有做到一次成型，在同根钢筋的同一位置处，进行反复加工，会使钢筋产生疲劳破坏。

钢筋在加工时如果出现力学性能显著降低、脆断、焊接性能差，必须对钢筋进行详细核查、更换。

4) 绑扎钢筋连接时，受拉钢筋和受压钢筋的搭接长度及接头位置要符合11G101-1和《混凝土结构工程施工质量验收标准》（GB50204-2002)的相关规定。

钢筋的绑扎、锚固要按照现行规范设计要求进行。

一般情况下高层建筑均有抗震设防烈度，抗震锚固长度按LaE（LaE=ξaEla，la=ξa lab）计算，受拉钢筋基本锚固长度lab LaE参照规范11G101—1进行，见下图：
框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固要求
在工程实际操作中，钢筋绑扎的搭接、锚固长度往往没有受到工人足够的重视，搭接长度、锚固长度、搭接接头、绑扎间距存在任意性，搭接长度长短不一，不符合相应规范要求，绑扎位置不不准确也不牢固，绑扎间距大小不一。

5）钢筋骨架大小受到了箍筋大小的影响，该项目的箍筋大部分是对外加工的，但通过钢筋骨架的实测值和理论值进行对比，发现钢筋骨架的尺寸变小，导致钢筋保护层厚度增加。

虽然保护层厚度大，构件的受力钢筋粘接锚固性能、耐久性和防水性越好，但是过大的保护层厚度会使结构受力后产生的裂缝宽度过大，就会影响其使用性能，而且由于设计中是不考虑混凝土的抗拉作用，过大的保护层厚度还会造成经济上的浪费。

6）钢筋竖向电渣压力焊，简称竖焊，广泛用于现浇结构异径差在9mm内∅14~∅40的竖向或斜向钢筋的接长。

竖焊有操作简单、工作条件好、成本低等优点。

在施工过程中，不要出现裂纹、偏心、焊包不均匀、弯折度大于4度、未融合、烧伤等质量问题，这些问题的存在将会严重影响结构安全，特别是在偶然荷载的作用下，焊包接头位置容易产生脆断，所以竖焊的质量对建筑结构安全存在很大的影响。

②混凝土质量与施工质量对结构安全性的影响
如果把钢筋比作人体的骨架，那混凝土就好比人的皮肉，皮肉的缺失会影响人体的美观，严重也会带来生命安全，所以混凝土质量和浇注质量对建筑结构安全性有很大影响。

1）混凝土质量对结构安全性的影响
混凝土原料的质量是由商混站控制的，商混站要保证原材料进场的质量；在混凝土搅拌的时候要保证其配合比的准确；要考虑混凝土的运输时间、坍落度损失、泵送的垂直高度和水平距离、气温等因素。

当混凝土成品运抵施工现场时，施工单位是要对混凝土取样检测，当混凝土存在离析现象时，应立即退回。

2）混凝土的施工质量对结构安全性的影响
a 混凝土浇筑前对特殊要求、技术复杂、施工难度大的结构部分编写施工专项浇筑方案，认真商讨浇筑方案以及对停电、施工机械损坏等的应急措施。

如果出现相应的状况时没有方案应对或采取措施不到位等，导致混凝土结构留下施工缝，特别对大型的筏板基础、地下室挡墙以及地下室顶板的结构有很大影响；还要清理干净浇筑部位的废料杂物，并用清水清理干净，避免在结构中出现薄弱点。

b 浇筑混凝土时，要严格控制浇筑流程。

合理安排施工工序，分层、分块浇筑。

对已浇筑的混凝土，要振捣到位，避免浇注工人在一处放料，浇筑高度过高，石头赶堆等情况的出现。

在终凝前进行二次振动，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性，避免拆模后出现“麻面”“孔洞”等结构损坏。

二次振动完成后，板面要找平，排除板面多余的水分。

若发现局部有漏振及过振情况时，及时返工进行处理。

混凝土在浇筑过程中，特别注意柱（剪力墙）高低标号混凝土的浇筑方法，不能低标号浇筑进了高标号的部位，否则在高低标号间会产生一个薄弱层，在强烈地震作用下或者薄弱层承受不了上部荷载，将在薄弱层先开裂和导致严重破
坏，这对建筑结构的安全性是毁灭性的。

浇筑梁板（剪力墙）节点位置时，特别要在该位置振动充分，如果在该处留下孔洞，对节点位置的承载力是有很大损伤的，在发生偶然荷载时，如果节点位置要比梁等构件首先损坏，这在建筑抗震上是不允许的，所以在节点位置必须加强振动，保证节点混凝土的密实度。

混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉受到阻挡时会产生内部的泌水，干燥后就会成为裂缝（见下图），这对建筑结构的安全性是不利的。

混凝土下沉引起的裂缝
c 加强混凝土的养护。

混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。

保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。

混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻袋等覆盖，并注意洒水养护，延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。

在高温季节泵送时，宜及时用湿草袋覆盖混凝土，尤其在中午阳光直射时，宜加强覆盖养护，以避免表面快速硬化后，产生混凝土表面温度和收缩裂缝。

在寒冷季节，混凝土表面应设草帘覆盖保温措施，以防止寒潮袭击。

所以加强混凝土的养护是对建筑结构安全性的重要保证。

3.1.2 建筑结构构件施工质量对结构安全性的影响
建筑结构构件是组成建筑工程的基本单元，结构构件的质量直接影响到建筑结构的安全性。

一般情况下，建筑结构构件的施工是有多道工序组成的，例如承受竖向荷载的柱（剪力墙）构件、以弯曲为主要变形的梁构件，都是有钢筋、模板、混凝土等工序组成，每一道工序的施工质量都尤为关键。

以现浇梁构件为例，现浇梁的截面尺寸、轴心偏移都受到模板工序的影响，在《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2011版)中对各分项、检验批的验收都作出了规定（梁、柱、墙截面内部尺寸偏差为+4，-5；表面平整度为5等），对各道工序的检验评定以及工序间的交接检验等均给出了要求。

3.1.3 建筑结构构件的截面尺寸、内在和外观质量对结构安全性的影响
结构构件的截面尺寸影响到了构件的惯性矩，抗弯能力；结构内部和外观质量对结构安全和耐久性的影响是非常明显的，如果在潮湿环境下的露筋会引起钢筋锈蚀，内部的不密实直接影响混凝土强度及混凝土对钢筋的粘结和握裹力。

3.1.4 建筑结构构件的连接对结构安全性的影响
从建筑结构抗震理论来看，建筑结构各构件的连接以全现浇为主，梁柱（剪力墙）形成一个整体，这样有利于建筑结构抗震，梁柱（剪力墙）节点在偶然荷载的情况下各结构构件发生承载力失效的情况下能保证结构的稳定。

因此各结构连接件的施工质量对结构安全性有很大的影响。

3.1.5 建筑轴线偏差对建筑结构安全性的影响
在施工过程中，由于放线不严紧造成建筑轴线的偏差，对结构构件的受力将造成影响。

在本文5#楼中，出现过类似的情况，在结构次梁位置，两根次梁的轴线有偏心，导致一边板大一边板小，误差有100mm。

上述例子都已超出了建筑工程施工质量验收规范的要求，应进行处理后才能通过验收。

对于满足验收规范合格质量要求的轴线偏差，也会带来因轴线偏差而产生的附加弯矩或扭矩等。

3.2 其他
建筑工程的二次结构施工质量对建筑结构的安全性也有很大的影响，二次结构的砌体施工能增加结构的抗侧移刚度，对结构的抗震性是有利的；预留孔要设置准确，避免在其结构薄弱位置设置；建筑的立面施工质量提高，这样能提高建筑的美感。

4 结论
施工质量不达标直接影响建筑的结构安全，轻微的可以进行修补，严重则会引起建筑物倒塌。

所以施工质量必须在施工过程中全程控制，对于建筑的核心施工工序比如钢筋、混凝土的施工质量要逐层检查，发现问题要及时处理，要保证在施工中各道工序的施工质量要符合相应的建筑验收规范要求。

特别是钢筋、混凝土的施工质量直接影响最终的工程质量，我们必须在钢筋、混凝土的施工环节中做好技术的操作控制和施工作业的检查工作，根据工程特点对原料、设备、施工工艺、方法等进行有效的操作控制，以提高工程质量。

本文主要对建筑施工质量对结构安全性的一些探讨，分析也不全面，还有很多因素在影响建筑结构安全性，需要我们在实际工程中通过实践得出更多的结论，使我国的建筑施工质量不断提高。

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