剪力墙抗剪、抗震及施工技术研究

李冰宽

摘要： 自我国迈入21世纪以来，城市建设的步伐愈发紧凑，高层建筑的数量不断增多，而钢筋混凝土的框架剪力墙结构是其主要的建筑结构。本文分别先研究了框架剪力墙结构的抗剪、抗震，在明确剪力墙中各组成要素重要性的基础上讨论了剪力墙的施工技术要点，为高层建筑的施工质量和施工安全有一定的指导意义和理论意义。

Abstract： Since China entered the 21st century， the pace of urban construction has become more and more compact， and the number of high-rise buildings has been on the increase. The RC frame-shear wall structure is the main building structure. In this paper， the shear strength and seismic resistance of the shear wall structure are first studied respectively. Based on the importance of each component in the shear wall， the construction techniques of the shear wall are discussed， which is of certain guiding significance and theoretical significance for the construction quality and construction safety of high-rise building.

关键词： 建筑技术科学;框架剪力墙; 施工技术

Key words： building technology science;frame shear wall;construction technology

中图分类号：TU398+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）07-0094-03

0 引言

现代高层的剪力墙结构主要是由钢筋和混凝土组成，由于高层建筑物的自重大、质量要求高，而且在底部承受复杂的剪力和轴力等，所以底部剪力墙的抗震性能要求非常高。剪力墙又是整个建筑承受荷载、风力或其他不可抗力的构件，所以对其抗剪性能也有很高的要求。在设计满足以上两点要求的基础上，通过实际施工来达到设计的效果，这就要求施工技术过关。所以，无论是设计的抗震、抗剪性能，还是施工的技术问题，都要严格要求，从而保证整个建筑的质量安全。

1 剪力墙的抗震性研究

1.1 地震對剪力墙的影响

我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带两个世界上最活跃的地震带，是一个多地震的国家。在地震发生时，框架剪力墙结构的剪力墙承担约80%的水平地震作用。但是剪力墙过少与过多都会影响到结构的抗震性能——剪力墙过少，将难以承担地震时的水平作用，但剪力墙过多，又会加大地震的额相应作用。所以在设计时，根据抗震等级，如何优化剪力墙的数量，是一门比较高深的学问。即使剪力墙的设计按照“强剪弱弯”的原则设计，但是当一些强地震突发，地震力足够大，造成剪力墙某一部位产生几种破坏。因此剪力墙地段的变形和耗能水平必须成为重点参考目标。

1.2 剪力墙优化

我们先研究一下C60混凝土下，100厘米墙和150厘米墙以及墙内部是否安装钢板（3.5%的配置率）的轴压比随楼层增加而变化的情况，见图1。

从图1可以看出，在使用C60级别混凝土以及墙厚100厘米时候，在楼层接近80层时，剪力墙的轴压比已经超出了0.5，已经危及到了建筑物的安全性。当增加墙体厚度到150厘米时，或者再在其中配置钢板，都可以满足轴压比的要求。单方面配置钢板时，剪力墙的体积将会节约，减少建筑面积，还能增加使用面积。但在实际中，应该从外观、经济性和安全性等多方面考虑，选择最优的方案，即满足安全使用和质量要求的前提下，尽可能同时满足经济性和外观要求。

一般情况下，可以通过增加墙体水平方向和竖直方向配镜率来提升剪力墙的剪力墙的抗剪抗震力，但是这种方法成效有限。对于钢筋混凝土剪力墙结构，其构件的受剪承载力的公式可以表示如下：

内置钢板的组合式剪力墙是剪力墙抗震性能优化的有效途径，优化构件的承载力，提高其延性，增强其耗能能力，钢板能够取代混凝土承受更多的剪力，从而有效提升剪力墙的抗震性能。

2 剪力墙的抗剪性研究

2.1 剪力墙抗剪性能研究现状

虽然我国对剪力墙的使用已经非常普遍了，对普通的钢筋混凝土剪力墙研究也很多，但是对于钢板混凝土剪力墙的研究比较缺乏。在国内，研究钢板混凝土剪力墙的学者孙建超等[2]、杨晓蒙等[3]和聂建国等[4]通过对不同剪力墙结构在不同情况下的试验和研究，提出了内嵌钢板混凝土墙受剪承载力的计算公式、通过研究内嵌钢板混凝土墙的变形能力和耗能能力给出了钢板含钢率、分布钢筋配筋率等构造措施建议，以及发现了外包钢板混凝土墙受剪承载力高、延展性大等特点。

由上，已有的部分试验不能完全反映墙体的剪切破坏性能，因为在试验中试件的最终破坏取决于墙底部的弯压破坏。

2.2 剪力墙抗剪性能的计算endprint

在我国，计算剪力墙抗剪性能之前，一般先作如下假定：

①混凝土所承担的剪力和形成腹剪斜裂缝或弯剪斜裂缝的剪力相同;

②验算截面以上h0/2处受拉边缘的应力达到0.3 fc时认为是形成弯剪斜裂缝的条件;腹板中的主拉应力达到fc时认为达到形成腹剪斜裂缝的条件;

③混凝土所承担的剪力+45°桁架模型计算的水平分布钢筋所承担的剪力=剪力墙的抗剪承载力;

④与单调加载的情况相比，反复加载下的受剪承载力降低20%;

⑤偏心受拉剪力墙的受剪承载力未进行试验，根据受力性能，参照偏心受压剪力墙承载力规律经折减后给出计算公式[5]。

在以上假定适用的情况下，钢筋混凝土偏心受压剪力墙斜截面受设计表达式如下：

VW？燮■（0.5ftbh0+0.13N■）+fyv■h0

钢筋混凝土偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力设计表达式如下：

VW？燮■（0.5ftbh0-0.13N■）+fyv■h0

国外的剪力墙受剪承载力计算方法和我国的计算方法差距略大，我们不再研究讨论。

2.3 剪力墙抗剪抗剪性能研究

剪力墙受剪受剪承载力计算模式可以由混凝土抗剪力和抗剪钢筋的抗剪力两项组成。其中混凝土混凝土抗力考虑必须考虑钢筋混凝土强度、剪跨比和轴向力的影响。宜考虑混凝土强度降低系数和纵筋的作用，抗剪钢筋的抗力可以采用桁架模型计算。

混凝土强度指标采用其轴心抗压强度的0.5次方较为合理。

3 剪力墙的施工技术

在研究完剪力墙的抗震性能和抗剪性能之后，我们讨论剪力墙实际施工中的技术。

3.1 高层剪力墙的施工特点

剪力墙的施工特点主要体现在以下几点：

①受自身的特点所决定，剪力墙在施工的过程中缺乏灵活性，对于一部分公共建筑来说，难以满足空间的布局要求，这就需要在施工作业过程中利用有效的科学方法和科学技术加以完善，例如在满足要求的情况下对梁和板的布局稍加改动。对普通的剪力墙来说，采用建筑结构矩形结构、L形结构和T形结构的同时，必须确保剪力墙的主轴是正交的布局方式;当建筑结构采用三角形结构或者Y形结构时，要沿着剪力墙的三个方向进行合理的布局;当建筑结构采用的是正多边形、圆形或者弧形结构时，要采取沿剪力墙的方向进行环向布局的方式。

②在剪力墙结构的施工作业环境中，受剪力墙自身的长度因素的影响也要进行适当的处理。剪力墙必须根据实际施工作业情况来判定其大小、长短。

③剪力墙的高度也必须要符合剪力墙自身的受力情况，确保抗震能力在设计和规定的范围内。

3.2 高层剪力墙施工技术要点

3.2.1 高层剪力墙建筑施工中的大模板施工技术要点

建筑施工中的核心内容之一，就是大模板施工，它也是建筑施工中的要点所在。大模板施工技术的好坏，对整个建筑施工剪力墙的质量好坏有非常重要的影响，所以在大模板施工作业的时候必须严格按照质量要求进行施工作业。首先就是要对控制线进行严格的把控工作——在实际施工场地，由于会收到各种外部因素的影响，放线的工作比预想的往往要困难许多，使得难以按照设计合理并且精准地放线，剪力墙钢筋和预留孔洞的位置要求精度非常高，所以必须严格把握放线的精度。其次是科学、合理地管控模板的安装组装——模板安装工程作为一项需要专项方案支持的的分部工程，其重要性不言而喻，它直接关系到后期混凝土浇筑时的安全和混凝土建筑完成后的外观和质量，在组装过程中要按照不同型号进行标号拼装，然后对拼装好的模板重新进行编号;在混凝土浇筑之前，为方便后期拆模和保证混凝土的质量，要在模板使用之前涂抹一层隔离剂，并且确保隔离剂的隔离效果;模板安装一般遵循“从内至外，从横向至纵向，保障安装到位”的原则。

内墙模板的安装必须按照由横向至纵向的原则安装，先安装门窗位置的模板，利用科学的一些技术进行临时加固，然后进行墙体模板的安装。外墙模板安装同样也需要精密的技术支持，首先对门、窗、洞口和穿墙管等进行检查，确保无杂物，有杂物的须清理干净，确保墙体内侧模板的安装完好无误，然后在外墙进行脚手架或三脚架的安装。施工过程要求技术精度高，避免出现漏浆现象，模板安装必须严密和牢固。

模板安装应满足下列要求：

①模板的接缝不应漏浆，在浇筑混凝土前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水;

②模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的隔离剂;

③浇筑混凝土前，模板内的杂物应清理干净;

④对清水混凝土工程及装饰混凝土工程，应使用能达到设计效果的模板。

模板拆除应该注意模板拆除顺序，一般按照“先纵向、后横向”，“先支后拆、后支先拆”，“先拆非承重模板、后拆承重模板”“先側板、后底板”，拆除竖直面模板应自上而下进行等原则。在混凝土模板拆除过程中务必要保证不能对墙体表面造成影响。

3.2.2 高层剪力墙建筑施工中的混凝土施工技术要点

一般意义上来说，混凝土的原材料使用对整个高层建筑的剪力墙施工作业有着极其重要的影响，原材料的质量直接关系到建筑工程的质量，所以在高层建筑的剪力墙施工作业中必须加强管控原材料的质量，确保原材料的质量符合设计要求和建筑施工的要求。着重监管原材料进场，明确和严格实施原材料进场制度。再施工作业过程中一旦发现任何一种原材料存在有质量问题，就必须及时找出问题发生的原因并采取相应的管理措施，严禁不合格的材料进场或者继续被使用。在施工中，尤其是高层的剪力墙施工过程中，施工组织模式也会对工程质量产生很大的影响，根据混凝土施工的工序和步骤，在施工工艺上进行实时调整和有效的协调，就可以在很大程度上避免混凝土问题引起的模板变形和位置偏移等现象。高层剪力墙中钢筋在焊接时也要注意其经济性和效率，气压焊在这种工程中的技术要求相对偏高，因此在焊接钢筋过程中应着重注意焊接方式的选择，在经济性、质量和进度中找到一个最优的焊接方式。

4 结束语

现阶段我国各式工程在剪力墙的应用方面已经非常普遍，几乎没有太大的理论问题，但是在实际施工过程中，返修和重做的事也经常发生。本文通过对剪力墙抗震性能和抗剪性能的概述，以及对剪力墙施工技术要点的概括，阐述了剪力墙结构中每个细节对工程质量的重要性，给更多同行提供一定的理论和实践经验，从而帮助施工时在短时间内保证质量、节约成本，让剪力墙在普通高层乃至其它应用剪力墙结构的建筑中发挥其应有的价值[6]。

参考文献：

[1]钟文.钢筋混凝土剪力墙抗震性能优化技术[J].城市建设理论研究：电子版，2015（23）.

[2]孙建超，徐培福，肖从真，等.钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能试验研究[J].建筑结构，2008（6）：1-5.

[3]杨晓蒙.高强混凝土钢板组合剪力墙抗剪性能试验研究[D].中国建筑科学研究院，2011.

[4]聂建国，卜凡民，樊健生.低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2011，32（11）：74-81.

[5]梁兴文，文保军，邓明科，等.混凝土剪力墙受剪承载力计算模式比较[C]//全国混凝土结构基本理论及工程应用学术会议. 2009.

[6]俞锡成.高层剪力墙施工技术要点研究[J].科技创新与应用，2016（17）：246.endprint