有關短肢剪力墻結構設計和質量控制的探討

焦亞娟 趙玉紅

摘要：本文結合筆者多年的工程實踐經驗，對短肢剪力墻結構的設計要點及質量控制措施進行探討，以供同行參考。

關鍵詞：住宅短肢剪力墻 結構設計 質量控制

引言

隨著人們對高層住宅平面與空間的要求越來越高，短肢剪力墻結構和異形柱框架結構型式，在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結構的缺點，得到了住戶與房開商的歡迎。

短肢剪力墻結構型式，既可以保證結構的剛度、位移，又可以使室內空間方正合理，有廣泛的應用前景。

本文結合筆者多年的工程實踐經驗，從短肢剪力墻結構概述入手，探討了短肢剪力墻結構的設計要點及質量控制措施。

一、 短肢剪力墻結構概述

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。其中，高層建筑結構不應采用全部短肢剪力墻的剪力墻結構。短肢剪力墻較多時，應布置筒體（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構。

短肢剪力墻結構的必要條件是：抗震設計時，短肢墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結構總底部地震傾覆力矩的50%。

對短肢剪力墻結構的下限規(guī)定，當短肢墻較少時，如短肢墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結構總底部地震傾覆力矩的15%～ 40%，則可以按普通剪力墻結構設計。如果在剪力墻結構中，只有個別小墻肢，不應看成短肢剪力墻結構而應作為一般剪力墻結構處理。

二、 短肢剪力墻結構的設計探討

短肢剪力墻結構，其首先應是全剪力墻結構。短肢剪力墻結構中，應有足夠的長肢剪力墻。如果把短肢墻看成異形柱，則短肢剪力墻結構可以認為呈框剪結構的變形特征。當結構形式符合短肢剪力墻結構形式后，才能在軟件“總信息”參數的結構體系中，定義結構為“短肢剪力墻結構”。當采用殼元模型時，應加細單元的劃分。

1、抗震設計時

（1）各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6和0.7，對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應降低0.1；

（2）除底部加強部位應按高規(guī)7.2.10條調整剪力設計值外，其它各層短肢剪力墻的剪力設計值，一、二級抗震等級應分別乘以增大系數1.4和1.2；

（3）短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。剪力墻截面厚度不應小于200mm。7度和8度抗震設計時，短肢剪力墻宜設置翼緣。一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側相交的樓面梁。

2、水平荷載下短肢剪力墻的側移曲線

短肢剪力墻屬于聯(lián)肢墻，水平荷載下，雙肢聯(lián)肢墻的側移微分方程為：

由此可分別解得均布荷載和倒三角形荷載作用下的水平位移如下:

式中：

；

Ib為考慮剪切變形的連梁截面等效慣性矩，I1,I2分別為兩墻肢截面慣性矩，A1,A2分別為兩墻肢截面面積；H為墻體總高度，h為層高，I為兩墻肢形心之間的距離，lb為連梁的凈跨；q為均布荷載的分布集度；W為倒三角形荷載的最大分布集度。

計算表明，均布水平荷載或三角形水平荷載下，短肢剪力墻的側移曲線都是彎剪型。計算時混凝土的彈性模量取3 ×1077kN/ m2 , q, w取1kN/ m。

3、短肢剪力墻側移曲線上反彎點的位置

這里講的是短肢剪力墻整體側移曲線的反彎點，并不是層間各個墻肢的反彎點。

反彎點的下方，側移曲線為彎曲型，短肢剪力墻以整體彎曲為主，層間墻肢沒有反彎點，故受力性能好；反彎點上方，側移曲線為剪切型，短肢剪力墻以墻肢的局部彎曲為主，受力性能差些。因此，知道這個反彎點的位置是重要的。

在側移曲線的反彎點處轉角為0，則可以得到求解側移曲線上反彎點離墻底相對高度的方程：

式中：, z為墻肢上的任一點到墻底的高度，H為墻體總高度。

容易證明，反彎點的相對高度毛。只與整體性系數a、肢強系數S有關，而與墻高無關。這就為求解短肢剪力墻側移曲線上的反彎點的位置帶來了極大的方便。

側移曲線反彎點的高度實際上是反映短肢剪力墻的連梁總約束剛度和墻肢強弱的一個綜合指標，反彎點的高度越高，剪力墻的整體性越好，整體彎曲變形所占的比例越大，對抗震越有利。

在設計過程中由于受建筑條件的限制，有時難以做到所有的墻肢都能滿足文[3]的要求。這時可以布置一定數量的長墻(相對短肢墻而言)，使得結構體系的總體側移曲線與短肢剪力墻的側移曲線相符。即通過對結構總體側移曲線反彎點高度的考察來判斷結構體系是否滿足短肢剪力墻的條件，如果其反彎點高度過低則結構不能構成短肢剪力墻結構體系。根據對不同的整體性系數和肢強系數的雙肢和三肢對稱剪力墻的分析結果，我們建議整體側移曲線的反彎點的相對高度宜滿足F>0.40。

三、短肢剪力墻結構的質量控制探討

在短肢剪力墻結構設計方面，針對其常出現(xiàn)的質量問題，筆者分析了其主要原因，并給出了具體的控制措施。

墻身超厚。

其主要原因是：模板就位調整不認真，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。

其主要原因是：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。

其主要原因是：模板拼裝時縫隙過大，固定措施不牢固，有時也與混凝土坍落度有關；

另外，墻體爛根現(xiàn)象近年來有所減少，可能與重視程度有關，原因主要還是模板下口縫堵不嚴、固定不牢，施工縫處理不好、夾有雜物，澆筑混凝土時未按要求先澆一層10-100mm厚與墻體混凝土同等級的減石砂漿等；門窗洞口混凝土變形的主要原因是側模板的組裝與大模板的固定不牢固，混凝土澆搗時洞口兩側混凝土未做到對稱、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量很大程度上取決于模板質量。

要保證模板的施工質量，首先在施工前應根據混凝土澆筑方式的不同對剪力墻模板體系進行必要的設計計算；然后嚴格按照設計好的模板方案施工，具體操作上應滿足相應規(guī)范要求。

計算完成后，根據最大側壓力設計模板支撐體系。只有在保證整個模板體系穩(wěn)定的前提下，才有可能保證模板質量。

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

結論

綜上所述，文中從短肢剪力墻結構的設計要點入手，具體探討了短肢剪力墻的設計要點，并指出，剪力墻混凝土成型質量差的問題可以從加強模板質量上入手，并注意混凝土澆筑質量，加強上述各影響因素施工環(huán)節(jié)的控制。

參考文獻【1】張王送.短肢剪力墻結構的抗震設計[J].安徽建筑,2005.12(6)

【2】于 群.小高層住宅中短肢剪力墻結構的設計應用[J].中國科技信息,2005.(19A)