預(yù)制裝配整體式電梯井結(jié)構(gòu)研究

1、預(yù)制裝配整體式電梯井結(jié)構(gòu)抗震性能研究及工程應(yīng)用張軍 董年才南通建筑工程總承包有限公司摘 要 將電梯井豎向分割成2個U型結(jié)構(gòu)構(gòu)件，U型構(gòu)件內(nèi)縱向受力鋼筋采用漿錨連接，構(gòu)件間水平連接設(shè)置300寬豎向后澆帶，豎向后澆帶采用混凝土現(xiàn)澆后與U型預(yù)制構(gòu)件形成整體結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)體系低周反復(fù)荷載試驗證明其承載能力及剛度高于規(guī)范要求，屈服荷載高于設(shè)計地震剪力。并以南通市海門中南世紀(jì)城33#樓為試點工程，介紹其施工技術(shù)。關(guān)鍵詞 預(yù)制電梯井 模型試驗 施工技術(shù)1 結(jié)構(gòu)原理預(yù)制裝配整體式電梯井結(jié)構(gòu)將電梯井豎向分割成2個U型結(jié)構(gòu)構(gòu)件，2個U型構(gòu)件間設(shè)置300寬豎向后澆帶；U型構(gòu)件內(nèi)縱向受力鋼筋采用預(yù)埋金屬波紋管漿錨連

2、接，上部暗梁縱向受力鋼筋在U型構(gòu)件豎向現(xiàn)澆帶處預(yù)留鋼筋搭接焊接，暗梁及豎向后澆帶采用混凝土現(xiàn)澆后與U型預(yù)制構(gòu)件形成整體結(jié)構(gòu)體系。2 結(jié)構(gòu)試驗通過試驗了解該結(jié)構(gòu)在地震作用下的結(jié)構(gòu)整體性，并通過試驗進一步掌握其在地震作用下的承載能力、剛度、延性及耗能能力等，對其抗震性能做出評價。2.1 試件設(shè)計選取一帶有標(biāo)準(zhǔn)開間和進深的18層住宅結(jié)構(gòu)的底部四層的橫向抗震結(jié)構(gòu)單元進行1/2比例縮尺的空間模型試驗，見圖1。圖1 構(gòu)件加工圖試驗原形為一18層住宅結(jié)構(gòu)的電梯井，層高2.9m，開間8×4.5m=36m，進深2×5.5m=11m，長寬比為36/11=3.27，高寬比為2.9×18

3、/11=4.75。結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.15g，場地類別為類，抗震等級二級，根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范按現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)并采用PKPM軟件進行設(shè)計。2.2 試驗加載試驗采用力控制加載，每級循環(huán)1次，試驗直至試件破壞或加載設(shè)備最大工作能力結(jié)束，試驗加載過程見圖2。圖2 加載制度示意圖400kN荷載級別時，試件一層剪力墻根部出現(xiàn)彎曲裂縫；600kN荷載級別時，試件一層縱向洞口角部出現(xiàn)主拉應(yīng)力斜裂縫；800kN荷載級別時，試件二層剪力墻拼縫處出現(xiàn)水平裂縫；1500kN荷載級別時，試件二層剪力墻根部出現(xiàn)彎曲裂縫，且洞口間連梁剪切斜裂縫貫通，試件三層剪力墻根部也出現(xiàn)輕微裂縫；17

4、00kN荷載級別時，試件中間剪力墻及填充墻出現(xiàn)貫通斜裂縫；1800kN荷載級別時，試件裂縫繼續(xù)擴展，試驗設(shè)備已至最大工作能力，試驗停止。試件在試驗過程中整體性表現(xiàn)良好，剪力墻彎剪斜裂縫跨過現(xiàn)澆連接帶連續(xù)發(fā)展，表明現(xiàn)澆連接帶可保證結(jié)構(gòu)的整體性。2.3 試驗結(jié)果試件實測滯回曲線、骨架曲線、剛度變化曲線及耗能系數(shù)變化曲線見圖3。試件滯回曲線呈反“S”型，試件承載能力持續(xù)穩(wěn)定上升；試件開裂后剛度有所下降，后又趨于穩(wěn)定并有一定程度上升，到1300kN荷載級別時，剛度變化曲線出現(xiàn)一拐點，剛度繼續(xù)下降，此時試件剛度為初始彈性剛度的72.57%，試驗結(jié)束時的試件剛度為初始彈性剛度的58.17%，試件剛度退化速

5、度整體較慢；整體骨架曲線未見明顯拐點，即試件未屈服；耗能系數(shù)的變化也有明顯規(guī)律，試件開裂和屈服均使耗能系數(shù)顯著增加，試件屈服后，耗能系數(shù)呈近線性增長。 (a) 滯回曲線 (b) 骨架曲線 (c) 剛度變化曲線 (d) 耗能系數(shù)圖3 試驗結(jié)果通過試驗結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)分析得到，即使試件在帶有初始裂縫及軸壓卸載的情況下，其承載能力及剛度仍然能很好地滿足我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范。3 施工工藝流程及操作要點3.1 工藝流程施工準(zhǔn)備定位放線預(yù)留插筋校正電梯井U型構(gòu)件吊裝臨時支撐安裝及構(gòu)件校正漿錨節(jié)點灌漿U型構(gòu)件間豎向后澆帶鋼筋綁扎暗梁鋼筋綁扎節(jié)點模板安裝節(jié)點混凝土澆筑3.2 操作要點3.2.1 預(yù)留插筋校正下層疊合

6、板混凝土澆筑前，采用鋼筋限位框?qū)﹄娞菥聦宇A(yù)留插筋進行限位，以保證鋼筋位置準(zhǔn)確?；炷翝仓?，對預(yù)留插筋進行位置復(fù)核，對中心位置偏差超過10mm的插筋應(yīng)根據(jù)圖紙進行校正，鋼筋校正時應(yīng)采用1：6冷彎校正，不得烘烤；對個別偏差較大的插筋，應(yīng)將插筋根部混凝土剔鑿至有效高度后再進行冷彎校正。以確保電梯井豎向鋼筋的漿錨連接質(zhì)量3.2.2 電梯井U型構(gòu)件吊裝1 應(yīng)采用兩根等長吊索綁扎起吊，吊索吊鉤直接鉤在構(gòu)件的預(yù)埋吊環(huán)內(nèi)，吊鉤與吊環(huán)間不得歪扭或卡死，吊索與水平線的夾角不宜小于45°2 電梯井U型構(gòu)件吊至預(yù)留插筋上部100mm時，將預(yù)留插筋與構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋注漿管一一對應(yīng)后，再將構(gòu)件緩慢下放就位3 電梯

7、井U型構(gòu)件就位前根據(jù)標(biāo)高控制線在樓面標(biāo)高誤差處設(shè)置15mm不同厚度的墊鐵，使構(gòu)件安裝滿足標(biāo)高要求。構(gòu)件就位時，根據(jù)軸線、構(gòu)件邊線、200mm測量控制線將構(gòu)件基本就位后，利用可調(diào)式鋼管斜支撐（簡稱：斜支撐）將構(gòu)件與樓面臨時固定，確保構(gòu)件穩(wěn)定后摘除吊鉤（圖3.2.2）。 圖3.2.2 電梯井U型構(gòu)件吊裝3.2.3 臨時支撐安裝及U型構(gòu)件校正1 電梯井U型構(gòu)件就位后應(yīng)立即安裝斜支撐，每構(gòu)件用不少于2根斜支撐進行固定，斜支撐安裝在構(gòu)件的同一側(cè)面，斜支撐與樓面的水平夾角不應(yīng)小于60°（圖3.2.3）。圖3.2.3 電梯井斜支撐安裝2 檢查構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋的M20×70內(nèi)螺紋套筒，并將緊固螺

8、栓與內(nèi)螺紋套筒進行連接（斜支撐上部連接點）；根據(jù)計算角度在樓面安裝斜支撐下部連接固定用M16×150膨脹螺栓。3 斜支撐安裝時，將斜支撐上、下連接墊板沿開口方向分別卡在構(gòu)件及樓面上的連接螺栓內(nèi)，然后用螺絲將斜支撐上、下連接墊板與豎向構(gòu)件及樓面擰固。4 通過調(diào)節(jié)斜支撐活動桿件調(diào)整構(gòu)件的垂直度，并用2m長靠尺對垂直度進行校正，確保預(yù)制電梯井筒垂直度滿足質(zhì)量要求。 5 根據(jù)軸線、構(gòu)件邊線、200mm測量控制線，用2m長靠尺、塞尺對構(gòu)件軸線及二只U型構(gòu)件間平整度進行校正，確保預(yù)制電梯井筒的軸線、平整度滿足質(zhì)量要求。3.2.4 漿錨節(jié)點灌漿1 灌漿前應(yīng)全面檢查灌漿孔道、泌水孔、排氣孔是否通暢。

9、2 將構(gòu)件與樓面連接處清理干凈，灌漿前24小時表面充分澆水濕潤，灌漿前1小時應(yīng)吸干積水。3 采用1:2水泥砂漿對預(yù)制構(gòu)件與樓面水平拼縫進行嵌填、封堵，封堵材料的抗壓強度應(yīng)大于10MPa。4 嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書的要求配置灌漿料，先在攪拌桶內(nèi)加入定量的水，然后將干料倒入攪拌桶內(nèi)，用手持電動攪拌器充分?jǐn)嚢杈鶆?，攪拌時間從開始投料到攪拌結(jié)束應(yīng)不少于3min，攪拌時葉片不得提至漿料液面之上，以免帶入空氣。攪拌后的灌漿料應(yīng)在45min內(nèi)使用完畢。5 漿錨節(jié)點灌漿采用機械壓力灌漿法，壓力不小于0.2MPa，確保灌漿料能充分填充密實。6 灌漿應(yīng)連續(xù)、緩慢、均勻地進行，單塊構(gòu)件灌漿孔應(yīng)一次連續(xù)灌滿，直至排氣管排

10、出的漿液稠度與灌漿口處相同，且沒有氣泡排出后，將灌漿孔封閉。灌漿結(jié)束后應(yīng)及時將灌漿口及構(gòu)件表面的漿液清理干凈，并將灌漿口表面抹壓平整（圖3.2.4）。圖5.2.7 漿錨節(jié)點注漿管注漿圖3.2.4 電梯井漿錨節(jié)點灌漿完成3.2.5 構(gòu)件間后澆帶及暗梁鋼筋綁扎1） 鋼筋綁扎前，應(yīng)先校正預(yù)留錨筋、箍筋位置及箍筋彎鉤角度。2） 2個U型結(jié)構(gòu)構(gòu)件間300寬豎向后澆帶縱向受力鋼筋采用搭接綁扎，搭接長度應(yīng)滿足規(guī)范要求；鋼筋綁扎時，先綁扎構(gòu)件內(nèi)側(cè)鋼筋后綁扎外側(cè)鋼筋（圖3.2.5-1）。3） 暗梁縱向受力鋼筋采用幫條單面焊接，焊接時應(yīng)根據(jù)鋼筋級別、直徑和焊接位置，選擇焊條、焊接工藝和焊接參數(shù)；焊接時引弧應(yīng)在墊板

11、、幫條或形成焊縫的部位進行，不得燒傷主筋；焊接過程中應(yīng)及時清渣，焊縫表面應(yīng)光滑，焊縫余高應(yīng)平緩過渡，弧坑應(yīng)填滿。因混凝土在高溫作用下易受損傷，焊接時可采用間隔流水焊接或分層流水焊接的方法。暗梁鋼筋綁扎時，應(yīng)在箍筋內(nèi)穿入上排縱向受力鋼筋，主、次梁鋼筋交叉處，主梁鋼筋在下，次梁鋼筋在上（圖3.2.5-2）。圖3.2.5-1 后澆帶節(jié)點鋼筋綁扎 圖3.2.5-2 暗梁鋼筋綁扎3.2.6 節(jié)點模板安裝1 節(jié)點模板安裝前，在模板與構(gòu)件面結(jié)合處粘貼30mm寬雙面膠帶。2 模板使用M12對拉螺栓緊固，對拉螺栓外套20mm塑料管，在塑料管兩端與模板接觸處分別加設(shè)塑料帽，塑料帽外加設(shè)海綿止水墊。3 對拉螺栓間距

12、不宜大于800mm，上端對拉螺栓距模板上口不宜大于400mm，下端對拉螺栓距模板下口不宜大于200mm。3.2.7 節(jié)點混凝土澆筑1 混凝土澆筑前，應(yīng)將模板內(nèi)及疊合面垃圾清理干凈，并應(yīng)剔除疊合面松動的石子、浮漿。2 構(gòu)件表面清理干凈后，應(yīng)在混凝土澆筑前24小時對節(jié)點及疊合面充分澆水濕潤，澆筑前1小時應(yīng)吸干積水。3 節(jié)點應(yīng)采用無收縮混凝土澆筑，混凝土強度等級較原結(jié)構(gòu)應(yīng)提高一級。4 節(jié)點混凝土澆筑應(yīng)采用ZN35型插入式振動棒振搗，混凝土應(yīng)振搗密實（圖5.2.9）。5 疊合板混凝土澆筑后12h內(nèi)應(yīng)進行覆蓋澆水養(yǎng)護，當(dāng)日平均氣溫低于5時，宜采用薄膜布養(yǎng)護，養(yǎng)護時間應(yīng)滿足規(guī)范要求。 圖3.2.7 預(yù)制電梯井施工后效果4 結(jié)論雙U型預(yù)制裝配整體式電梯井結(jié)構(gòu)技術(shù)的關(guān)鍵節(jié)點采用現(xiàn)澆處理，既增加了結(jié)構(gòu)的整體性，達到了與現(xiàn)澆