有关短肢剪力墙结构设计和质量控制的探讨

焦亚娟 赵玉红

摘要：本文结合笔者多年的工程实践经验，对短肢剪力墙结构的设计要点及质量控制措施进行探讨，以供同行参考。

关键词：住宅短肢剪力墙 结构设计 质量控制

引言

随着人们对高层住宅平面与空间的要求越来越高，短肢剪力墙结构和异形柱框架结构型式，在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，得到了住户与房开商的欢迎。

短肢剪力墙结构型式，既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理，有广泛的应用前景。

本文结合笔者多年的工程实践经验，从短肢剪力墙结构概述入手，探讨了短肢剪力墙结构的设计要点及质量控制措施。

一、 短肢剪力墙结构概述

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙。其中，高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。

短肢剪力墙结构的必要条件是：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

对短肢剪力墙结构的下限规定，当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～ 40%，则可以按普通剪力墙结构设计。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。

二、 短肢剪力墙结构的设计探讨

短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墻结构。短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。当采用壳元模型时，应加细单元的划分。

1、抗震设计时

（1）各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7，对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；

（2）除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；

（3）短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。剪力墙截面厚度不应小于200mm。7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。

2、水平荷载下短肢剪力墙的侧移曲线

短肢剪力墙属于联肢墙，水平荷载下，双肢联肢墙的侧移微分方程为：

由此可分别解得均布荷载和倒三角形荷载作用下的水平位移如下:

式中：

；

Ib为考虑剪切变形的连梁截面等效惯性矩，I1,I2分别为两墙肢截面惯性矩，A1,A2分别为两墙肢截面面积；H为墙体总高度，h为层高，I为两墙肢形心之间的距离，lb为连梁的净跨；q为均布荷载的分布集度；W为倒三角形荷载的最大分布集度。

计算表明，均布水平荷载或三角形水平荷载下，短肢剪力墙的侧移曲线都是弯剪型。计算时混凝土的弹性模量取3 ×1077kN/ m2 , q, w取1kN/ m。

3、短肢剪力墙侧移曲线上反弯点的位置

这里讲的是短肢剪力墙整体侧移曲线的反弯点，并不是层间各个墙肢的反弯点。

反弯点的下方，侧移曲线为弯曲型，短肢剪力墙以整体弯曲为主，层间墙肢没有反弯点，故受力性能好；反弯点上方，侧移曲线为剪切型，短肢剪力墙以墙肢的局部弯曲为主，受力性能差些。因此，知道这个反弯点的位置是重要的。

在侧移曲线的反弯点处转角为0，则可以得到求解侧移曲线上反弯点离墙底相对高度的方程：

式中：, z为墙肢上的任一点到墙底的高度，H为墙体总高度。

容易证明，反弯点的相对高度毛。只与整体性系数a、肢强系数S有关，而与墙高无关。这就为求解短肢剪力墙侧移曲线上的反弯点的位置带来了极大的方便。

侧移曲线反弯点的高度实际上是反映短肢剪力墙的连梁总约束刚度和墙肢强弱的一个综合指标，反弯点的高度越高，剪力墙的整体性越好，整体弯曲变形所占的比例越大，对抗震越有利。

在设计过程中由于受建筑条件的限制，有时难以做到所有的墙肢都能满足文[3]的要求。这时可以布置一定数量的长墙(相对短肢墙而言)，使得结构体系的总体侧移曲线与短肢剪力墙的侧移曲线相符。即通过对结构总体侧移曲线反弯点高度的考察来判断结构体系是否满足短肢剪力墙的条件，如果其反弯点高度过低则结构不能构成短肢剪力墙结构体系。根据对不同的整体性系数和肢强系数的双肢和三肢对称剪力墙的分析结果，我们建议整体侧移曲线的反弯点的相对高度宜满足F>0.40。

三、短肢剪力墙结构的质量控制探讨

在短肢剪力墙结构设计方面，针对其常出现的质量问题，笔者分析了其主要原因，并给出了具体的控制措施。

墙身超厚。

其主要原因是：模板就位调整不认真，穿墙螺杆没有全部穿齐、拧紧，模板斜撑加固不到位等造成的。

混凝土墙体表面粘结。

其主要原因是：模板清理不好，模板剂涂刷不匀、漏刷，以及拆模过早等造成的。

漏浆。

其主要原因是：模板拼装时缝隙过大，固定措施不牢固，有时也与混凝土坍落度有关；

另外，墙体烂根现象近年来有所减少，可能与重视程度有关，原因主要还是模板下口缝堵不严、固定不牢，施工缝处理不好、夹有杂物，浇筑混凝土时未按要求先浇一层10-100mm厚与墙体混凝土同等级的减石砂浆等；门窗洞口混凝土变形的主要原因是侧模板的组装与大模板的固定不牢固，混凝土浇捣时洞口两侧混凝土未做到对称、均匀浇筑、振捣，造成混凝土冲击洞口模板。

由以上分析可见，剪力墙混凝土的成型质量很大程度上取决于模板质量。

要保证模板的施工质量，首先在施工前应根据混凝土浇筑方式的不同对剪力墙模板体系进行必要的设计计算；然后严格按照设计好的模板方案施工，具体操作上应满足相应规范要求。

计算完成后，根据最大侧压力设计模板支撑体系。只有在保证整个模板体系稳定的前提下，才有可能保证模板质量。

另外，要保证模板质量，选材非常重要。有条件的话应优先选用组合钢模板，因其通用性强、装拆方便、周转次数多，特别是其配有齐全的阴阳角模，对常见的剪力墙阴阳角部位漏浆有很好的预防作用，而且还可以加工成整体大模，有助于加快施工进度，是剪力墙配模的上佳之选。

结论

综上所述，文中从短肢剪力墙结构的设计要点入手，具体探讨了短肢剪力墙的设计要点，并指出，剪力墙混凝土成型质量差的问题可以从加强模板质量上入手，并注意混凝土浇筑质量，加强上述各影响因素施工环节的控制。

参考文献【1】张王送.短肢剪力墙结构的抗震设计[J].安徽建筑,2005.12(6)

【2】于 群.小高层住宅中短肢剪力墙结构的设计应用[J].中国科技信息,2005.(19A)