摘要:现浇剪力墙结构是目前我国框架剪力墙结构中最为核心的装配方式,是我国建筑结构发展的重要组成部分。本文主要介绍了现浇剪力墙的概念、剪力墙结构设计中的计算及预制结构的拆分设计,并根据以上的设计要点总结归纳了现阶段剪力墙结构设计中存在的不足。
关键词:剪力墙:整体式框架;结构设计
1 引言
在国家大力支持绿色环保、可持续发展的当下,建筑行业也加大了对绿色环保政策的执行力度。为促进行业的繁荣发展,顺应新时代的环保理念,装配式建筑得到了越来越多专业人士的青睐。装配式建筑更符合节约土地、节约能源、节约用材的环保要求,并且通过降低噪音、减少粉尘、清洁运输等方式减少了对施工场地的干扰,减小了施工带来的环境污染。
现浇剪力墙结构综合了整体式框架及剪力墙结构两者的优点,既提升了建筑的使用性能又使建筑物具有良好的抗震效果,研究分析当下现浇剪力墙的结构设计有助于施工建设团队更好的把握施工要点,同时总结当下结构设计中存在的问题,以便装配式建筑拥有更好的发展前景。
2 现浇剪力墙概述
剪力墙在建筑结构中设置在内墙与外墙之间的的隔墙位置,由钢筋混凝土组成的竖直方向的悬臂板,剪力墙是框架剪力墙结构体系中的力的承载部分,主要应用于高层的建筑物当中,承载高层建筑物的水平方向上的剪力[1]。
现浇剪力墙的概念主要体现在“现”和“浇”两个字上,“现浇”是指并非提前制备,而是在建筑施工现场进行浇筑构建的剪力墙。在施工地根据实际需求进行钢筋捆绑、混凝土配置浇灌形成“现浇”的构件。
3 剪力墙结构设计计算要点
3.1整体式框架结构的构件计算
整体式框架中的剪力墙结构设计要经过紧密严谨的计算,在采用叠合顶梁、顶板,预制结构框架柱以及现浇结构剪力墙的情况下,为保证剪力墙的使用性能,必须进行精确的节点验算,并以此来实现剪力墙良好的抗震效果。根据国家制定的相关规定,为保证剪力墙对地震水平力的承受效果,剪力墙设计在的参数计算在弯矩及剪力两个方面必须分别乘以1.1和1.2的增大系数。在墙体的高度计算中,应保证剪力墙的高度自建筑基础至建筑顶端完全与建筑相同。
在针对接缝的验算中还应注意:在地震的高发地带,考虑抗震调整系数0.85;垂直衔接与接缝的预制梁柱纵筋抗剪必须满足相应的长度、截面需求;现浇结构与预制结构的抗剪计算中对于轴向压力的要求不同。
3.2预制率的计算
对于装配整体式框架,预制率是衡量建筑性能的重要指标之一。对于预制率的科学计算、合理控制可以实现充分改善建筑的含墙率,优化建筑的结构布置的目的。计算并合理把控预制率应以“减少预制结构种类,重复利用预制结构”为核心,减少预制结构的种类,减小建筑施工前期准备工作的工作量,降低其工作难度,加快吊装连接工作进度。增加预制结构的重复使用率便于对施工过程中的成本及预制结构质量的控制,提高工程效益。装配整体式框架中的剪力墙不能进行预制,在一定程度上影响了预制率。因此,普遍需要预制的框架柱及框架梁、板的模块化、数字化、规格的标准化是装配式结构优化的重中之重[2]。
4 预制结构拆分设计
基于目前的工艺水平,装配整体式框架中关于剪力墙结构的拆分,主要是拆分建筑的框梁柱和结构楼板。对于已经成熟完善的楼板拆分技术笔者不做过多赘述,这里主要介绍框架梁柱的拆分形式。
4.1“一字形”预制梁柱拆分
一字形的梁柱构件主要用于跨度较大、高度较高的建筑当中,在现场进行构建拼装形成房屋梁柱的节点。这种拆分形式具有易于控制构建标准化的优点,同时便于生产、运输,对于装吊工作的进行也十分有利。但是,这种拆分形式的具体拼装位置是整体式框架剪力墙结构的主要受力点,梁柱纵筋纵横交错,进行柱边布置时,工作人员必须紧贴梁柱,对于现场进行连接的施工作业增加了一定难度。
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4.2二维预制梁柱拆分
除了一字形构件之外,梁柱的预制构件还可以呈“T”字形、贯穿形或呈“十”字形。这种梁柱之间相互连接的形式的连接节点并非在施工现场制定,而是由工厂提前制备,工厂有较长的时间进行周密的计算制备。相较于现场作业,节点的质量可以得到更好的保障,并且有效地解决了湿作业施工过程中梁柱的钢筋交错的问题,还可以控制接缝的位置,尽量将其设置在梁柱的反弯点,使受力分布简单化[3]。但其缺点是在重量上大幅度增加,使得运输及装吊工作难以进行。
4.3三维预制梁柱拆分
对于两两连接的三位预支梁柱构件,其构件的呈现形式多为“双T字”或者“双十字”。这种形式具有减少现场布筋的数量及重量,优化节点质量的优势。但其劣势体现在需要的构件在重量上及尺寸规格上的大幅增加上。因此,对于整个施工过程中的生产、运输、吊装都提出了较大的需求,对于构件的存放要求以及施工的精度控制要求也更高。
5 现浇剪力墙节点构造设计要点
梁柱节点的承载能力及延展性能,是装配整体式结构中现浇剪力墙抗震性能的重要衡量指标。在现场浇筑的设计前提下,必须加大对现场节点构造质量的监管力度,用科学的手段方法处理预制结构间的相接面,测试预制构件之间钢筋的连接质量,保证连接点可以满足建筑的安全需求[4]。
通常情况下,实际施工时预制柱之间应用湿式连接。湿式连接的技术要点为控制纵向钢筋之间的连接,合理配比灌浆材料,保证注浆的质量。在选取或制造纵向钢筋时,应注意工程对钢筋直径的要求,选用大直径的钢筋可以减小钢筋的使用量,减小施工任务量。连接纵向钢筋时,控制钢筋之间的距离保持在一个合适范围,距离过近会造成钢筋材料的浪费,距离过远则无法达到建筑在承载能力上的需求。保证注浆质量的关键在于施工中对灌浆口的预先设置,工作人员应根据实际需求具体安排。除此之外,为了减少现场施工模板作业的情况,可以在外围结构的预制柱中进行适当的耳板预留。
为了确保整体结构在抵抗受力时弹性形变的能力以及预制结构与其他构建之间的连接,如梁板与预制梁板之间的连接以及框架与预制框架的连接通常采用现浇混凝土的湿式连接方式,并视情况增加抗剪钢筋。对于框架间的纵向钢筋的连接则可以采用机械联机的方式[5]。
6 现阶段设计中存在的不足
6.1剪力墙不能预制
目前我国的装配整体式框架剪力墙结构主要采用现浇的形式制定,无法像框架一样进行工厂预制,对于预制率的控制难度加大,不利于建筑性能的整体评估,限制了我国装配式建筑的发展。
因此,为有效的控制构件的预制率,可以将关注的重心放在加大装配式框架的其他框架构件的使用率以及控制导致预制率不合理的客观因素上。
6.2湿式节点连接操作复杂
目前的装配整体式框架在梁柱间采用湿式连接的方式进行施工作业,在纵向钢筋复杂交错的位置进行节点连接,操作难度较大,连接作业易于计划产生偏差。若质量管理部门的监督管理工作缺乏有效性,不能及时发现问题并作出相应的调整改善将直接影响整体结构的抗震性能[6]。
7 总结
现浇剪力墙结构为装配整体式框架提供了更好的抗震效果,也更加符合我国现代化进程遵循的可持续发展的环保理念。但我国当下的现浇剪力墙结构设计中还存在不小的问题,构件的预制率及湿式连接的复杂操作使得企业的效益及施工作业的难度在不同程度上受到了影响,因此可以在以后的建设施工中进一步优化施工手段,促进行业发展。
参考文献:
[1]JGJ 1-2014装配混凝土结构技术规程[S].
[2]DB11 1310-2015装配式框架及框架一剪力墙结构设计规程[S].
[3]G310-1-2装配式混凝土结构连接节点构造[S].
[4]郭正兴.装配整体式混凝土结构研究与应用[M].南京:东南大学出版社,2018.
[5]杨红,王建辉,白绍良.双向地震作用对柱端弯矩增强系数的影响分析田土木工程学报,2008,41(9):40-47.
[6」杨红,王七林,白绍良.双向水平地震作用下我国框架的“强柱弱梁”屈服机制日]建筑结构,2010,40(8):
论文作者:胡海波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签:梁柱论文; 剪力墙论文; 框架论文; 结构论文; 钢筋论文; 建筑论文; 现浇论文; 《基层建设》2019年第12期论文;