淺析住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘要：預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)住宅建筑體系具有施工簡便、安全、快捷等顯著優(yōu)勢，目前已越來越多地被采用。以某動遷安置房地塊項目為例，介紹該預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的原理、技術(shù)特點及具體的接縫節(jié)點工藝，僅供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)制裝配式；剪力墻結(jié)構(gòu)；住宅；連接

1結(jié)構(gòu)體系概述

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)住宅建筑體系豎向構(gòu)件剪力墻采用預(yù)制，水平構(gòu)件樓板采用預(yù)應(yīng)力PC疊合板形式，豎向構(gòu)件節(jié)點采用單排居中大直徑鋼筋螺栓連接，水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件節(jié)點采用現(xiàn)澆連接，形成整體結(jié)構(gòu)體系。該體系的技術(shù)特點是：

（a）構(gòu)件采用工廠化制作，產(chǎn)品質(zhì)量利于控制，構(gòu)件外觀質(zhì)量滿足清水混凝土要求；

（b）外窗框在構(gòu)件預(yù)制結(jié)構(gòu)直接預(yù)埋，避免出現(xiàn)外窗滲水等質(zhì)量隱患；

（c）現(xiàn)場模板周轉(zhuǎn)少、工期短、用工量少、工人勞動強度降低；

（d）施工現(xiàn)場濕作業(yè)減少，對環(huán)境的影響減少。

2工程概況

應(yīng)用本體系的工程項目為某保障性住房中的動遷安置房，地上為13層，地下為1層，總建筑高度37.7m，為剪力墻結(jié)構(gòu)住宅。近幾年保障性住房飛速發(fā)展，若按傳統(tǒng)方法建造，存在施工周期長、質(zhì)量不穩(wěn)定、能源消耗量大等缺點，本項目地上部分的剪力墻、樓板、樓梯等均采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配的建造模式，大大提高住宅產(chǎn)業(yè)化程度，滿足國家“節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)?！钡囊螅?jīng)計算該住宅的預(yù)制率達到70%以上。

3預(yù)制墻體連接接縫技術(shù)一般原則

剪力墻構(gòu)件是主要受力構(gòu)件，也是首要的抗震耗能構(gòu)件。裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性能及抗震性能取決于裝配式剪力墻構(gòu)件的強度、剛度及延性。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中存在大量的水平接縫、豎向接縫，預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)依靠節(jié)點拼縫將預(yù)制構(gòu)件連接成為整體。這些節(jié)點設(shè)計是關(guān)鍵，是保證結(jié)構(gòu)安全的重要部位，它的受力性能直接決定結(jié)構(gòu)的整體性能，因此必須具有良好的抗震性能，以確保安全可靠。

接縫構(gòu)造節(jié)點設(shè)計時一般應(yīng)遵循以下原則：

（a）節(jié)點受力應(yīng)力求傳力簡潔、明確，使計算分析與節(jié)點實際受力情況相符；

（b）保證節(jié)點連接具有足夠的強度，使結(jié)構(gòu)不致因連接較弱而引起破壞；

（c）節(jié)點連接應(yīng)具有良好的延性，在設(shè)計中應(yīng)采用合理的細(xì)部構(gòu)造；

（d）構(gòu)件的拼接在一般情況下應(yīng)按等強度原則設(shè)計，也就是說拼接件和連接強度應(yīng)能傳遞斷開節(jié)目的最大承載力；

（e）盡量簡化節(jié)點構(gòu)造，以便于加工及安裝時容易就位和調(diào)整。

4連接接縫構(gòu)造節(jié)點

對于裝配剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制墻板的接縫連接，目前普遍采用的是在水平拼縫處通過灌漿套筒鋼筋對接的方法，實現(xiàn)墻內(nèi)豎向鋼筋受力的連續(xù)性。

灌漿套筒連接技術(shù)的原理，是通過向內(nèi)外套筒間的環(huán)形間隙填充水泥漿等灌漿料的方式來連接內(nèi)外2根鋼筋。采用該技術(shù)鋼筋受力連續(xù)，但不適用于截面寬度較小、鋼筋較密的剪力墻構(gòu)件。

因此在設(shè)計時，采用大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋來連接預(yù)制墻板?？紤]連接處鋼筋居中，這樣可以不影響預(yù)制墻體的豎向鋼筋的連續(xù)性，且不會削弱預(yù)制剪力墻混凝土。通過等面積代換，只需配置單排的大直徑鋼筋即可滿足配筋要求。

本項目剪力墻的接縫連接構(gòu)造節(jié)點主要分為以下幾種：山墻墻體豎向連接節(jié)點；中墻墻體豎向連接節(jié)點；墻板連接節(jié)點構(gòu)造；預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點；現(xiàn)澆梁與預(yù)制豎向墻體連接節(jié)點。

4.1山墻墻體豎向連接節(jié)點

預(yù)制剪力墻板安裝后，采用預(yù)埋單排居中螺栓的連接方式來保證鋼筋以及墻板的受力性能，安裝后通過現(xiàn)澆節(jié)點澆筑形成整體。

對于連接節(jié)點，為同時保證延性和承載能力要求，應(yīng)采用延性較好、有明顯屈服點、屈服強度滿足承載力要求的鋼筋，因此本項目采用HRB400級熱軋鋼筋。采用鋼筋等面積代換的原則，采用大直徑鋼筋連接螺栓，并配合預(yù)留鋼筋的間距，相應(yīng)設(shè)置螺栓連接的安裝孔，可以減少施工現(xiàn)場的濕作業(yè)，提高預(yù)制構(gòu)件工廠化程度。經(jīng)計算確定連接螺栓的直徑為20mm，間距600mm。螺栓連接的安裝孔預(yù)留在上層墻體上，并預(yù)留在外墻內(nèi)側(cè)面以方便操作，安裝孔尺寸為150mm×200mm。

上層墻體待安裝、校正到位后再進行灌漿施工以形成剛性連接節(jié)點，內(nèi)灌注C35混凝土封閉。上下2塊預(yù)制剪力墻之間預(yù)留高200mm的灌漿縫，后灌漿料，并與樓板的現(xiàn)澆層結(jié)合，增加連接的整體剛度，灌漿采用C30混凝土。為增加預(yù)制墻板剛度，在墻板的頂部及底部均設(shè)置200mm×250mm的暗梁（圖1）。

4.2中墻墻體豎向連接節(jié)點

如圖2所示，中墻上下層墻體連接部位位于樓層層面，預(yù)留安裝孔同樣設(shè)置在上層墻體，設(shè)思路計同山墻墻體豎向連接節(jié)點。

4.3墻板連接節(jié)點構(gòu)造

考慮到本項目要求預(yù)制承重剪力墻板種類少、施工現(xiàn)場濕作業(yè)少的特點，采用SP預(yù)應(yīng)力空心板。由于該SP板的承載力高、使用跨度大的特性可以減少豎向承重結(jié)構(gòu)；SP板在溝槽灌縫后可形成整體樓面，共同承擔(dān)樓面荷載；SP板的抗震性好且板塊組合靈活、開洞方便，可滿足各種建筑平面的需要；預(yù)應(yīng)力SP板為單向配筋構(gòu)件，受力筋為鋼絞線，其韌性足、強度大、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計合理，優(yōu)于其他同類板材。

在豎向墻體安裝及螺栓施工完成后即可進行樓層預(yù)制疊合板安裝。SP板的寬度統(tǒng)一為1200mm，以減少預(yù)制規(guī)格及板的水平拼縫，簡化現(xiàn)場拼接工序。板基本是以2個開間的距離為長度來劃分的，厚度為150mm。

4.3.1預(yù)應(yīng)力SP板與剪力墻連接節(jié)點

墻體可以作為預(yù)制疊合板的臨時支座，預(yù)應(yīng)力板擱置在剪力墻上，擱置長度為50mm。預(yù)應(yīng)力SP板與剪力墻連接處為薄弱位置，在預(yù)應(yīng)力SP板芯孔預(yù)先開槽，并沿布板方向每隔600mm配置2根Φ10mm@600mm的加筋，以保證延性。

在預(yù)制墻板的頂部預(yù)留70mm×200mm與SP板板槽現(xiàn)澆同步施工，通過樓面疊合層混凝土澆筑形成整體，這樣可以提高墻板與SP板的連接剛度；墻板頂預(yù)留的現(xiàn)澆尺寸較小，不會過多增加現(xiàn)場的濕作業(yè)，且現(xiàn)澆的同時可以封堵上下預(yù)制墻板水平拼縫，阻隔室外水汽滲入到室內(nèi)，提高防水性能（圖3）。

4.3.2預(yù)應(yīng)力SP板與現(xiàn)澆梁連接節(jié)點

預(yù)應(yīng)力SP板在現(xiàn)澆梁上的擱置長度為50mm，預(yù)應(yīng)力SP板芯孔預(yù)先開槽，沿布板方向每隔600mm配置2根Φ10mm@600mm的鋼筋，并沿現(xiàn)澆梁的長度方向，附加2根Φ8mm@200mm鋼筋，灌槽后預(yù)應(yīng)力SP板與現(xiàn)澆梁剛接，形成整體樓面，增加結(jié)構(gòu)剛度（圖4）。

4.4預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點

預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點分為T形連接、L形連接及一字形連接。由連接節(jié)點形成的豎向拼縫屬于干接縫，在接縫處易形成薄弱截面，且造成該截面部位剪力墻邊緣構(gòu)件的中斷，從而影響整個墻體的受力性能。

為提高邊緣構(gòu)件連接的可靠性，連接節(jié)點在縱、橫向預(yù)制剪力墻連接處預(yù)留200mm×200mm的后澆節(jié)點，預(yù)制剪力墻內(nèi)預(yù)留附加鋼筋，在后澆節(jié)點處的縱向鋼筋與預(yù)制暗柱內(nèi)的水平箍筋連接在一起，現(xiàn)澆后形成剛性連接節(jié)點。預(yù)制暗柱部分為200mm×300mm。單排居中螺栓連接的方式還屬于一種新技術(shù)，為安全起見，預(yù)制暗柱中的縱向鋼筋仍舊采用套筒連接（圖5）。

4.5現(xiàn)澆梁與預(yù)制墻體連接節(jié)點

連接節(jié)點采用在預(yù)制剪力墻上開設(shè)梁槽、預(yù)留梁支座而后現(xiàn)澆混凝土的形式整體連接。梁槽高度為460mm，寬度同梁寬，梁槽擱置在剪力墻上的支承長度同墻厚。根據(jù)規(guī)范要求，計算時考慮剪力墻與其平面外相交的樓面梁鉸接，故沒有在樓面梁軸線方向設(shè)置與梁相連的暗柱。現(xiàn)澆梁的縱向鋼筋相應(yīng)錨入現(xiàn)澆梁槽及剪力墻頂部的暗梁中，實際配筋時也應(yīng)充分考慮鋼筋伸入長度須滿足錨固長度要求（圖6）。

5結(jié)語

根據(jù)發(fā)達國家經(jīng)驗，發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化是減低建筑能耗的重要途徑之一，而目前住宅的建造仍以現(xiàn)場施工為主，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境影響較大，且在政策層面上缺乏具體的配套措施。因此，迫切需要開發(fā)一種符合住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的預(yù)制混凝土住宅體系，提高住宅預(yù)制率，形成設(shè)計、構(gòu)件制作、安裝和現(xiàn)場施工吊裝等整套標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)流程和安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

本工程的連接設(shè)計采用了單排居中大直徑鋼筋連接形式，較國內(nèi)已建成的類似工程在設(shè)計技術(shù)上有很大提高，設(shè)計理念上也有較大的創(chuàng)新改革。

該體系在應(yīng)用技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制、生產(chǎn)工藝等多方面還需進一步的發(fā)展，加大與相關(guān)高校、企業(yè)的合作，以促進中國住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

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