裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設計方法初探

1、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設計方法初探    【摘 要】現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化是當今社會熱點之一，裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)為現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)提供了技術支持。本文依托實際工程，對裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的設計方法進行了研究探討，計算結(jié)果表明，其抗震性能滿足相應規(guī)范的要求。 【關鍵詞】裝配整體式；產(chǎn)業(yè)化；設計方法；抗震性能 前言 為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式和建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，大力推進現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化，在遼寧省內(nèi)乃至全國應用并推廣裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)。 在認真總結(jié)實踐經(jīng)驗，大量搜集整理國內(nèi)外相關規(guī)范、論文及試驗成果的基礎上，遼寧省地方標準裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)程（暫行）

2、（DB21/T1868-2010）已于2011年2月1日實施，遼寧省地方標準裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設計規(guī)程（暫行）（DB21/T2000-2012）也于2012年9月1日實施，為預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的工程應用提供了技術支持，眾多高等院校及預制構(gòu)件廠家的科研成果的大量涌現(xiàn)為預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的工程應用提供了產(chǎn)品支持。下面以某工程中1#樓為例，介紹裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的設計思路與方法。 1.項目簡介 本工程功能為住宅，地下為設備用房。樓長30.8m，樓寬12.7m，建筑高度54.2m，地下1層，地上18層，主要層高3m，軸要軸網(wǎng)尺寸4.8m×6.7m；結(jié)構(gòu)型式為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)。 2

3、.工程設計基本參數(shù) 4.設計目標 裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，主要受力構(gòu)件由預制剪力墻、疊合梁、疊合板組成，采用有效現(xiàn)澆方式將預制構(gòu)件連接成為整體的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程底部加強區(qū)剪力墻、梁板均采用現(xiàn)澆，底部加強區(qū)以上結(jié)構(gòu)剪力墻板預制，邊緣構(gòu)件及墻板之間連接部位現(xiàn)澆，預制剪力墻的豎向鋼筋采用套筒灌漿連接或約束漿錨搭接連接，套筒灌漿連接接頭等級為I級；水平鋼筋采用焊接連接或搭接連接。其他預制混凝土構(gòu)件包括樓梯、陽臺、女兒墻、空調(diào)板及建筑維護墻等構(gòu)件。作為結(jié)構(gòu)整體豎向承重及抗側(cè)力體系的一部分，預制墻板以及與之相關的豎向和水平連接構(gòu)件的性能，應具有承受設計規(guī)定的豎向靜荷載、水平風荷載以及地

4、震作用的能力。 5.裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)概念設計 （1）注重建筑設計方案的概念設計：注重建筑方案的規(guī)則性，控制建筑的高寬比，本結(jié)構(gòu)高寬比為4.3。 （2）基礎設計：根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況，采取合理適宜的地基方案，適當提高基礎結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降。 （3）地下室：盡量加強地下室結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。鑒于地下室為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，故其整體性和剛度對結(jié)構(gòu)的整體抗震設計極為重要。 （4）底部加強部位：因為結(jié)構(gòu)底部加強部位受力復雜且約束邊緣構(gòu)件，為提高裝配整體式結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，底部加強區(qū)采用全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。 （5）其他結(jié)構(gòu)抗震措施：適當提高結(jié)構(gòu)的彈性剛度，在小震及中震作用下較小的層間位

5、移角有利于發(fā)揮預制墻板的性能，保證墻板連接的可靠；嚴格控制剪力墻肢的軸壓比和剪壓比，保證結(jié)構(gòu)具備良好的延性，保證結(jié)構(gòu)的耗能能力；加強屋面結(jié)構(gòu)的整體性，采用現(xiàn)澆混凝土梁板。 6.結(jié)構(gòu)計算 裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的計算分析方法與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相同，墻采用墻元模擬，預制墻板之間采用整體式拼縫，預制墻板和拼縫作為同一墻肢建模。梁采用疊合梁，板采用疊合板，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算考慮疊合板對梁剛度的增大作用，中梁剛度增大系數(shù)可取1.8，邊梁剛度增大系數(shù)可取1.2。結(jié)構(gòu)計算采用“高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設計軟件-SATWE”進行結(jié)構(gòu)整體分析，計算結(jié)果滿足規(guī)范要求。 7.預制墻板的設計 試驗結(jié)果表明：裝配整體式

6、剪力墻結(jié)構(gòu)等同現(xiàn)澆，其抗震性能與現(xiàn)澆剪力墻極為相似。由于現(xiàn)澆拼縫的存在，對整體剛度有所削弱，在地震作用和風荷載作用下的位移略大于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，但延性略好于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。預制墻板之間采取可靠的連接方式后，具備等同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的能力。故剪力墻配筋計算可等同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。 由于預制墻板采用工廠預制等更能保證質(zhì)量的措施，墻體本身的強度可靠度不低于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，所以預制墻板四周連接面的形態(tài)與現(xiàn)澆拼縫的質(zhì)量直接決定整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。在設計中，預制墻板水平接合面采用粗糙面，成型方法為露骨料化學成型法，凹凸不小于4mm；豎向接合面做成槽鍵，槽鍵長度方向垂直于主剪力方向。 預制墻板配筋設計同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，對端

7、開間山墻配筋適當加強。 8.預制墻板之間的連接設計 預制墻板上端與水平現(xiàn)澆帶的連接縫可不進行抗剪承載力計算。上層預制墻板與樓板之間的水平縫采用灌漿連接，灌漿料抗壓強度高于預制墻板，其性能應與套筒灌漿料或約束漿錨灌漿料的性能接近。 因剪力墻抗震等級為三級，需進行下面三種工況下接縫的抗剪承載力計算： （1）持久、短暫設計狀況，接縫的抗剪承載力設計值大于相應剪力設計值的1.2倍； （2）小震作用下，接縫的抗剪承載力大于相應考慮地震作用組合的剪力設計值的1.2倍； （3）中震作用下，接縫的抗剪承載力大于相應考慮地震作用組合的剪力標準值的1.2倍； 經(jīng)實際驗算，預制墻板之間的受剪、受拉、受彎即抗壓均滿足

8、相應規(guī)范要求。構(gòu)造加強措施如下：當采用套筒連接時，在結(jié)構(gòu)總高的下部二分之一高度范圍內(nèi)，山墻及端開間外縱墻豎向連接鋼筋面積不低于預制墻板鋼筋的1.2倍；其他部位豎向連接鋼筋的面積不得低于預制墻板配筋的1.1倍。豎向鋼筋連接區(qū)域水平鋼筋加密至100mm。當采用約束漿錨搭接連接時，豎向鋼筋宜每根都進行連接，豎向鋼筋連接區(qū)域水平鋼筋加密至100mm。 在設計中采用底部加強部位全現(xiàn)澆，之上墻板預制，邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆的方法實現(xiàn)整體裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。 9.疊合梁、疊合板及樓梯的設計 預制墻板洞口上方的預制連梁應與水平現(xiàn)澆帶形成疊合連梁。預制連梁的箍筋應伸出其上表面，水平現(xiàn)澆帶的縱筋應穿在箍筋內(nèi)。如預制墻板為倒L

9、形，預制連梁一端宜設置現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件，連梁縱筋應錨固在現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件內(nèi)，連梁端部應做成粗糙面或者設置鍵槽。 疊合板按同厚度的現(xiàn)澆板進行計算。疊合板跨度較大時，樓板內(nèi)力和撓度應考慮預制板拼縫的影響進行調(diào)整。并根據(jù)計算結(jié)果設置抗剪鋼筋，樓板采用鋼筋桁架板。 樓梯預制，采用混凝土樓梯。樓梯斜板采用整體預制，不疊合。預制樓梯兩端宜分別為固定鉸和滑動鉸，并留出轉(zhuǎn)動的位移空間。 10.與拆分廠家的配合 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)房屋施工圖和預制混凝土構(gòu)件加工詳圖設計應滿足以下要求： （1）施工圖應由設計單位完成。 （2）混凝土預制構(gòu)件加工詳圖應有完整的預制混凝土構(gòu)件拆分圖和排版圖。 （3）混凝土預制構(gòu)件加工詳圖應由設計單位會簽確認。 預制剪力墻結(jié)構(gòu)需要設計單位與構(gòu)件拆分廠家緊密配合，方能保證預制剪力墻結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量達到預期目標。在我們設計過程中，拆分廠家給了我們很多中肯可行的建議，設計、拆分、施工之間密切配合方能為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)提供技術保障。 11.小結(jié) 經(jīng)過實際工