剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

【摘要】文章分析了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及質(zhì)量控制措施。

【關(guān)鍵詞】短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

隨著人們對(duì)住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結(jié)構(gòu)的露梁露柱、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)建筑空間的嚴(yán)格限定與分隔已不能滿足人們對(duì)住宅空間的要求。于是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，逐步發(fā)展形成了能適應(yīng)人們新的住宅觀念的高層住宅結(jié)構(gòu)型式，即“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”和“異形柱框架結(jié)構(gòu)”型式。這兩種新的結(jié)構(gòu)由于在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，受到了建筑師的肯定，更得到了住戶與房開商的歡迎。對(duì)于12～16層的小高層建筑結(jié)構(gòu)，采用既可以保證結(jié)構(gòu)的剛度、位移，又可以使室內(nèi)空間方正合理。所以短肢剪力墻結(jié)構(gòu)得以普遍應(yīng)用。短肢剪力墻的受力、變形特征，類似以框剪結(jié)構(gòu)。但比框架結(jié)構(gòu)的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也比框剪結(jié)構(gòu)小，則傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。 一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的概念

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的定義：

①短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻；

②高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；

③短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的必要條件：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的下限：當(dāng)短肢墻較少時(shí)，如短肢墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的15%～ 40%，則可以按普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下限規(guī)范沒有規(guī)定，用戶可以靈活掌握。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)看成短肢剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。

二、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，其首先應(yīng)是全剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，應(yīng)有足夠的長肢剪力墻。

如果把短肢墻看成異形柱，則短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為呈框剪結(jié)構(gòu)的變形特征。當(dāng)結(jié)構(gòu)形式符合短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式后，才能在軟件“總信息”參數(shù)的結(jié)構(gòu)體系中，定義結(jié)構(gòu)為“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”。

當(dāng)采用殼元模型時(shí)，應(yīng)加細(xì)單元的劃分。

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)有時(shí)用薄壁桿元（TAT）可能更合適。因短肢墻的模型更符合薄壁桿元模型，采用殼元?jiǎng)t有單元?jiǎng)澐植患?xì)的問題。

短肢墻：軸壓比（按剪力墻）、剛度（墻輸入、采用殼元或薄壁桿元）、配筋（按剪力墻）、構(gòu)造（按高規(guī)的短肢墻構(gòu)造）。

弱短肢剪力墻（截面高厚之比小于5的墻肢）：高規(guī)7.2.5條文規(guī)定了不宜采用墻肢截面高度與厚度之比小于為5的剪力墻；當(dāng)其小于5時(shí)，其在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一級(jí)（9度）、一級(jí)（7、8度）、二級(jí)、三級(jí)時(shí)分別不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。

短墻（截面高度之比不大于3的墻肢）：高規(guī)7.2.5條文和抗震規(guī)范6.4.9條文規(guī)定剪力墻的截面高度與厚度之比不大于3時(shí)，應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，底部加強(qiáng)部位縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)小于1.2%，其它部位不應(yīng)小于1.0%，箍筋應(yīng)沿全高加密。

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比高規(guī)4.8.2規(guī)定的剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用。

三、 剪力墻結(jié)構(gòu)的壓力取值

墻身超厚主要是因?yàn)槟０寰臀徽{(diào)整不認(rèn)真，穿墻螺桿沒有全部穿齊、擰緊，模板斜撐加固不到位等造成的；混凝土墻體表面粘結(jié)是因模板清理不好，模板劑涂刷不勻、漏刷，以及拆模過早等造成的；漏漿的產(chǎn)生主要是因?yàn)槟０迤囱b時(shí)縫隙過大，固定措施不牢固，有時(shí)也與混凝土坍落度有關(guān)；墻體爛根現(xiàn)象近年來有所減少，可能與重視程度有關(guān)，原因主要還是模板下口縫堵不嚴(yán)、固定不牢，施工縫處理不好、夾有雜物，澆筑混凝土?xí)r未按要求先澆一層10-100mm厚與墻體混凝土同等級(jí)的減石砂漿等；門窗洞口混凝土變形的主要原因是側(cè)模板的組裝與大模板的固定不牢固，混凝土澆搗時(shí)洞口兩側(cè)混凝土未做到對(duì)稱、均勻澆筑、振搗，造成混凝土沖擊洞口模板。

由以上分析可見，剪力墻混凝土的成型質(zhì)量很大程度上取決于模板質(zhì)量。要保證模板的施工質(zhì)量，首先在施工前應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑方式的不同對(duì)剪力墻模板體系進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，然后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)好的模板方案施工，具體操作上應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范要求。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是關(guān)于新澆筑混凝土對(duì)剪力墻模板最大側(cè)壓力的取值問題，計(jì)算時(shí)可根據(jù)以下兩式按較小值取值：

①F1=0.22γct0β1β2V1/2

②F2=γcH F1，2—所澆筑混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力 γc—混凝土重力密度取25KN/m3 t0—新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），可采用t0=200/T+15（T為混凝土的溫度） β1—外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2，本方案取1.2 β2—混凝土坍落度影響修正系數(shù)，≤30mm取0.85，50～90m m取1.0，110～150取1.15 V—混凝土澆筑速度

然后，根據(jù)最大側(cè)壓力設(shè)計(jì)模板支撐體系。只有在保證整個(gè)模板體系穩(wěn)定的前提下，才有可能保證模板質(zhì)量。

要保證模板質(zhì)量，選材非常重要。有條件的話應(yīng)優(yōu)先選用組合鋼模板，因其通用性強(qiáng)、裝拆方便、周轉(zhuǎn)次數(shù)多，特別是其配有齊全的陰陽角模，對(duì)常見的剪力墻陰陽角部位漏漿有很好的預(yù)防作用，而且還可以加工成整體大模，有助于加快施工進(jìn)度，是剪力墻配模的上佳之選。

采用膠合木模板相對(duì)于鋼模的周轉(zhuǎn)次數(shù)較少，但其一次性投資小，拼裝方便靈活，而且不受模數(shù)影響，可根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸任意鋸、拼，受到多數(shù)施工單位的青睞。不過，采用膠合木模在拼裝剪力墻板時(shí)在結(jié)構(gòu)的陰陽角部位因拼縫不嚴(yán)特別容易造成漏漿現(xiàn)象。為保證施工質(zhì)量，增加模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，節(jié)約成本，模板安裝前，應(yīng)先將模板上的浮漿清理干凈，刷好脫模劑（不允許在模板就位后刷脫模劑，防止污染鋼筋及混凝土接觸面），脫模劑要涂刷均勻，不得漏刷。

如何解決木模拼縫不嚴(yán)問題始終是質(zhì)量控制的難點(diǎn)。實(shí)際上這也沒有多大的技術(shù)難度，關(guān)鍵還是管理的問題。大部分施工單位過分考慮節(jié)約成本，因而使用周轉(zhuǎn)次數(shù)較多的舊模板，很多模板邊角都已破損，板面也不平，甚至起皮殘邊。還有所用方木扭曲，無法滿足使用要求等。這就要求施工單位在施工過程中嚴(yán)格選材，不合格的模板材料堅(jiān)決不用。另外，工人操作質(zhì)量直接影響到模板質(zhì)量。因此，要選用技術(shù)熟練、責(zé)任心強(qiáng)的工人施工。施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)模板拼縫、對(duì)拉緊固、模板底口封堵、墻身模板斜頂及滿堂架拉接、體系加固等關(guān)鍵工序的監(jiān)督管理力度。有了合格的材料，再加上規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鳎拍苁购侠淼脑O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的工程。

綜上，剪力墻混凝土成型質(zhì)量差的問題可以從加強(qiáng)模板質(zhì)量上入手，并注意混凝土澆筑質(zhì)量，加強(qiáng)上述各影響因素施工環(huán)節(jié)的控制。