預(yù)制裝配整體式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計_第1頁
預(yù)制裝配整體式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計_第2頁
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預(yù)制裝配整體式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

Summary:在這個經(jīng)濟(jì)、科技飛速發(fā)展的當(dāng)代社會,民眾對于建筑的追求更加多樣化。但是,傳統(tǒng)建筑存在諸如建設(shè)周期長、保證質(zhì)量難、材料消耗大等不利因素,這已經(jīng)大大的影響了建筑業(yè)的發(fā)展。建筑行業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)為建筑行業(yè)提供了新的方向,下文將以一棟結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的樓房作為案例,著重分析預(yù)制裝配整體式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念,并結(jié)合國內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀,針對該結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)度,進(jìn)行關(guān)鍵構(gòu)件節(jié)點等關(guān)鍵點的深入探究。Keys:預(yù)制技術(shù);裝配整體式;結(jié)構(gòu)設(shè)計;住宅企業(yè)化;框架—剪力墻結(jié)構(gòu)一、引言在城市化進(jìn)程穩(wěn)中求快背景下,增設(shè)各類保障性住房成百數(shù)千萬套,促進(jìn)住宅建筑的發(fā)展。因為傳統(tǒng)住宅項目在設(shè)計和施工中普遍存在高能源消耗、施工周期長、計算錯誤、節(jié)能設(shè)計不合理等問題,所以需要利用工業(yè)化手段對住宅建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級,以此提高住宅項目設(shè)計與施工質(zhì)量,縮短設(shè)計與施工周期,凸顯“四節(jié)”,加速推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化工作。當(dāng)下,我國部分城市已經(jīng)開啟住宅產(chǎn)業(yè)化試點,并對其進(jìn)行了線上、線下預(yù)熱推廣。為了減少一些不必要的阻力,地方政府在政策、資金等方面給予了一定的支持,進(jìn)而連續(xù)建造成了一批不同結(jié)構(gòu)形式的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)試點。雖然預(yù)制技術(shù)比較成熟,完全符合國家對住宅產(chǎn)業(yè)建設(shè)的具體要求,但是國內(nèi)既有的試點工程預(yù)制率都比較低。某城市建設(shè)設(shè)計總院與某建筑公司雙方均有合作意向,最終達(dá)成合作。首次合作成果喜人,6棟高層建筑作為試點,預(yù)制率均在50%以上,其中一棟多層住宅建筑預(yù)制率竟然高達(dá)75%。二、工程概況本工程是保障性住房工程某基地一棟地上14層、地下一層的建筑,地上首層及以上各層層高均為2.8m,地下一層的層高為3.0m,總建筑高度為39.45m,建筑面積為4166m2的住宅,選用裝配整體式混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖,見圖1。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)主要部分均采取預(yù)制的方式,次要部分均采取現(xiàn)澆的方式,其余部分均為疊合構(gòu)件。另外,圖中沒有標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)層主梁截面0.3×0.5m,次梁截面0.2x0.4m,框架柱及端柱截面為0.6x0.6m,剪力墻厚度是0.2m,平面布置如圖1所示。圖1標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖對于多層結(jié)構(gòu)的建筑來說,設(shè)計師經(jīng)常會將混凝土等級控制在C25~C40,通常情況下是C30~C35。此建筑地下1層、地上4層剪力墻及柱采用的混凝土強(qiáng)度等級是C35,而4層以上剪力墻及柱選用的混凝土強(qiáng)度等級是C30。產(chǎn)業(yè)化住宅預(yù)制框架柱連接采用套筒灌漿方法,(套筒由球墨鑄鐵制作,所用灌漿材料是無收縮砂漿),銜接性能良好,28天內(nèi),其抗壓強(qiáng)度≥85MPa。此建筑修建于Ⅳ類場地,設(shè)計地震分組為一組,屬于丙類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防,抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速值為0.10g,特征周期為0.90s。本工程剪力墻抗震等級是二級,框架抗震等級是三級。因為缺少相同結(jié)構(gòu)形式工程的設(shè)計資料,所以本工程只能按照現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計并進(jìn)行整體計算。為了讓結(jié)構(gòu)的整體性、預(yù)制構(gòu)件承載力及變形達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求,需要進(jìn)行針對性的補(bǔ)充計算,還要選取適宜的抗震措施。三、對本工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析3.1結(jié)構(gòu)體系的確定本工程可以選擇的結(jié)構(gòu)體系有3種,設(shè)計師需要根據(jù)工程對結(jié)構(gòu)的具體需求及客戶要求,經(jīng)過多方面考慮和衡量之后,從3個結(jié)構(gòu)體系中確定1個最貼近、最符合要求及需求的。3種備選結(jié)構(gòu)體系分別是:現(xiàn)澆筑剪力墻、全預(yù)制剪力墻、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。前者,比較適合低端消費(fèi)群體,滿足毛坯交房的消費(fèi)習(xí)慣?,F(xiàn)澆筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系因構(gòu)件數(shù)量龐大問題,不利于工業(yè)化生產(chǎn),而舍棄。第二種體系因橫向與縱向接合縫隙又多、又長,無法保證結(jié)構(gòu)的整體性。加之,對應(yīng)的整體計算方法正走在“研究”的路上,試驗次數(shù)比較少,尚未實際經(jīng)過遭遇大震的檢驗而舍棄。第三種體系具有預(yù)制構(gòu)件可控自重、節(jié)點區(qū)采用現(xiàn)澆法,能保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)點。另外,建筑物室內(nèi)可選擇輕質(zhì)隔斷,讓室內(nèi)空間具有多變性,提高室內(nèi)空間布局的適用性、實用性。因此,框架—剪力墻結(jié)構(gòu)被擇優(yōu)選用。3.2工程結(jié)構(gòu)分析計算因為本工程結(jié)構(gòu)按照等同現(xiàn)澆設(shè)計,所以結(jié)構(gòu)整體計算方式需與現(xiàn)澆相同。預(yù)制和現(xiàn)澆是兩種不同的現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu),二者之間存在區(qū)別。若想要保證預(yù)制結(jié)構(gòu)的整體性、安全性,實現(xiàn)計算模式與預(yù)制結(jié)構(gòu)真實受力情況一致的目標(biāo),在進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計算時,需要采取如下措施:1)在計算模式中,將次梁和主梁的連接方式應(yīng)指定鉸接。2)結(jié)構(gòu)上下與預(yù)制外掛墻板銜接方式必須選擇鉸接,因預(yù)制墻板構(gòu)件具有控制自重的優(yōu)點,墻板自重由上部連接懸掛承重,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計算時,無需考慮預(yù)制墻板對其支撐梁剛度的影響。預(yù)制外墻板的大樣圖見圖2。(圖中顯示的La符號,可代表接合縫隙鋼筋的錨固長度)圖2預(yù)制外掛墻板大樣圖3)因為住宅建筑非承重墻體過多,外掛預(yù)制墻板又比較重,所以可以將本工程周期折減系數(shù)定為0.7。(在住宅建筑隔墻偏多情況下,可以把周期折減系數(shù)取值范圍控制在0.7—0.8)在合適的取值范圍內(nèi),可以控制非承重墻的剛度,提高結(jié)構(gòu)的安全性,確保結(jié)構(gòu)抗震性能良好。4)框架結(jié)構(gòu)梁端彎矩塑性調(diào)幅。優(yōu)勢在于:可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性,以此滿足結(jié)構(gòu)的抗震延性設(shè)計要求,實現(xiàn)設(shè)計與實際受力等同的愿望。通常情況下,裝配整體式框架梁,梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)應(yīng)在0.7—0.8范圍內(nèi)。本工程疊合梁板施工時采用了臨時支撐的措施,必須提高節(jié)點區(qū)混凝土強(qiáng)度等級,進(jìn)而負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可以定為0.8,盡可能消除梁端負(fù)彎矩取值偏低,跨中彎矩值偏高,對梁內(nèi)力的不利影響。預(yù)制技術(shù)是建筑行業(yè)新技術(shù)。同理,本工程也是應(yīng)用新技術(shù)的高層建筑,必須要對其進(jìn)行抗震設(shè)防專項審查,以此保證本工程的抗震設(shè)防質(zhì)量。在對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析時,選用SATWE與PMSAP兩種分析方式,其計算結(jié)果如表1和表2所示,從表中可以看出,計算結(jié)構(gòu)均滿足規(guī)范要求。表1CQC法計算結(jié)果周期周期比剪重比地震作用下層間位移角最大層間位移比計算指標(biāo)T1T2T3X向Y向X向Y向X向Y向SATWE1.0351.0000.8900.865.865.931/10761/10531.161.17PMSAP1.0371.0290.9140.885.6875.8901/10511/10981.171.18規(guī)范控制值不大于0.9不小于1.61/800不大于1.5表2彈性時程分析計算結(jié)果軟件SATWEPMSAP時程曲線CQCTH1T0.9RH2T0.9TH3T0.9平均CQCTH1T0.9RH2T0.9TH3T0.9平均X向地震作用嵌固端剪力4237423239364060407640713670376938183752與CQC比值100%99.8%92.8%95.9%96.3%100%90.0%92.5%93.7%92.1%最大層間位移角1/10781/12951/12251/12391/12521/10511/12491/11411/10471/1140Y向地震作用嵌固端剪力4283386538543989390342203742380139353826與CQC比值100%90.1%90.1%93.0%91.0%100%88.6%90.0%93.1%90.6%最大層間位移角1/10531/12841/12031/11041/11851/10981/12301/11701/10251/11353.3本工程對抗震措施的具體要求想要讓本工程結(jié)構(gòu)抗震性能達(dá)到抗震設(shè)防強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),提高抗震性能,有效規(guī)避或減輕地震災(zāi)害對建筑物的破壞。本工程在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,所采取的抗震設(shè)防措施主要有以下要求:1)在對結(jié)構(gòu)整體布置進(jìn)行抗震設(shè)計時,設(shè)計師務(wù)必要遵循“四強(qiáng)三弱”理念。其中,四強(qiáng)是指:強(qiáng)柱、強(qiáng)剪、強(qiáng)連接、強(qiáng)節(jié)點;三弱是指:弱梁、弱彎、弱構(gòu)件。2)本工程為了有效控制不均勻沉降及基礎(chǔ)總沉降值在許可范圍內(nèi),決定采取樁筏基礎(chǔ)方式。同時本工程將地下室頂板作為嵌固端,按照規(guī)范要求對相應(yīng)的梁、板、柱均進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)設(shè)計,如板厚設(shè)置為180mm,地下室柱配筋不低于上層柱的1.1倍等。3)為了預(yù)防剪力墻、框架柱軸壓比出現(xiàn)超限問題,按雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,并通過提高箍筋的配置進(jìn)而來提高豎向構(gòu)件的延性性能。4)在疊合構(gòu)件的現(xiàn)澆與預(yù)制部分接合處,把預(yù)制梁板構(gòu)件的表面進(jìn)行打磨,以此提高其粗糙程度,并對預(yù)制構(gòu)件的抗剪承載力進(jìn)行驗算。四、結(jié)束語總之,建筑行業(yè)的發(fā)展是大勢所趨,事關(guān)民眾生活水平的提升,必須得到所有人的重視。民用住宅進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)是非常必要的,但是,我國的住宅產(chǎn)業(yè)化正處于行業(yè)內(nèi)的起步階段,需要各位同仁共同加強(qiáng)自身專業(yè)知識水平,幫助該項目在我國建筑行業(yè)中茁壯成長,為千家萬戶帶來更安全、更

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