剪力墻結構設計探析

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【摘要】文章分析了短肢剪力墻結構的設計要點及質量控制措施。

　　【關鍵詞】短肢剪力墻；結構；設計 　　 　　隨著人們對住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結構的露梁露柱、普通剪力墻結構對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是在原有剪力墻的基礎上，吸收了框架結構的優(yōu)點，逐步發(fā)展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式，即“短肢剪力墻結構”和“異形柱框架結構”型式。這兩種新的結構由于在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結構的缺點，受到了建筑師的肯定，更得到了住戶與房開商的歡迎。對于12～16層的小高層建筑結構，采用既可以保證結構的剛度、位移，又可以使室內空間方正合理。所以短肢剪力墻結構得以普遍應用。短肢剪力墻的受力、變形特征，類似以框剪結構。但比框架結構的剛度分配、內力分配更合理，結構的變形協調導致的豎向位移差別，也比框剪結構小，則傳基礎荷載更均勻、合理。 　　1 短肢剪力墻結構的概念 　　短肢剪力墻結構的定義：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高層建筑結構不應采用全部短肢剪力墻的剪力墻結構；③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：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%。 　　短肢剪力墻結構的下限：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。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。 　　2 短肢剪力墻結構設計 　　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。 　　短肢剪力墻結構有時用薄壁桿元（TAT）可能更合適。因短肢墻的模型更符合薄壁桿元模型，采用殼元則有單元劃分不細的問題。 　　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）、構造（按高規(guī)的短肢墻構造）。 　　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；當其小于5時，其在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一級（9度）、一級（7、8度）、二級、三級時分別不宜大于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，應按柱的要求進行設計，底部加強部位縱向鋼筋的配筋率不應小于1.2%，其它部位不應小于1.0%，箍筋應沿全高加密。 　　抗震設計時，短肢剪力墻的抗震等級應比高規(guī)4.8.2規(guī)定的剪力墻的抗震等級提高一級采用。 　　3 剪力墻結構的壓力取值 　　墻身超厚主要是因為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；漏漿的產生主要是因為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；墻體爛根現象近年來有所減少，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。設計計算時最關鍵的一點就是關于新澆筑混凝土對剪力墻模板最大側壓力的取值問題，計算時可根據以下兩式按較小值取值： 　?、貴1=0.22γct0β1β2V1/2 　?、贔2=γcH 　　F1，2—所澆筑混凝土對模板的最大側壓力 　　γc—混凝土重力密度取25KN/m3 　　t0—新澆混凝土的初凝時間(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，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2，本方案取1.2 　　β2—混凝土坍落度影響修正系數，≤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。 　　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。 　　采用膠合木模板相對于鋼模的周轉次數較少，但其一次性投資小，拼裝方便靈活，而且不受模數影響，可根據結構尺寸任意鋸、拼，受到多數施工單位的青睞。不過，采用膠合木模在拼裝剪力墻板時在結構的陰陽角部位因拼縫不嚴特別容易造成漏漿現象。為保證施工質量，增加模板周轉次數，節(jié)約成本，模板安裝前，應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問題始終是質量控制的難點。實際上這也沒有多大的技術難度，關鍵還是管理的問題。大部分施工單位過分考慮節(jié)約成本，因而使用周轉次數較多的舊模板，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格選材，不合格的模板材料堅決不用。另外，工人操作質量直接影響到模板質量。因此，要選用技術熟練、責任心強的工人施工。施工中應加強對模板拼縫、對拉緊固、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)范嚴謹的操作，才能使合理的設計轉化為高質量的工程。 　　綜上，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。