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干货满满 | 装配整体式剪力墙结构设计技术要点

发布时间:2021-02-23 14:35
前言


       根据装配式住宅项目经验,结合当前政策要求,对装配整体式剪力墙结构的方案设计、初步设计、施工图设计及构件加工图深化设计等各个环节的设计要点进行了分析和总结。 


01政策解析


         预制率


        单位建筑±0.000标高以上,结构构件采用预制混凝土构件的混凝土用量占全部混凝土用量的体积比,按公式一计算:


        预制率=V1/(V1+V2)×100% (公式一)


       公式中V1为建筑±0.000标高以上,结构构件采用预制混凝土构件的混凝土体积;计入V1计算的预制混凝土构件类型包括:剪力墙、延伸墙板、柱、支撑、梁、桁架、屋架、楼板、楼梯、阳台板、空调板、女儿墙、雨棚等;V2为建筑±0.000标高以上,结构构件采用现浇混凝土构件的混凝土体积。


       预制率说明:

       一是预制率最低指标选择的界限是建筑高度60m;建筑高度是指建筑±0.000标高至建筑檐口标高,与女儿墙、建筑屋面构架、屋面局部突出物等高度无关。


        二是建筑±0.000标高泛指建筑室外地坪以上首层建筑地面标高的部位。


       三是预制率的计算范围包含结构构件以及与结构构件一体化生产的分结构部分。当采用复合夹心剪力墙板或框架柱和梁外侧采用保温装饰一体化做法时,保温层外侧的混凝土外叶板混凝土体积可计入V1;当在预制剪力墙板构件中有非结构受力的分隔墙、围护墙部分时,如窗下墙、窗间墙,该部分的体积可计入V1。


       装配率

       单位建筑±0.000标高以上,围护和分隔墙体,装修与设备管线采用预制部品部件的综合比例,按公式二计算:


      装配率=ΣQ1 /(100-q)×100%(公式二)


       装配率说明:

      一是缺少的评价内容q项是建筑不存在的功能,不是没做的评价内容。

 

      二是外围护和内隔墙中的“非砌筑”部分针对的是非承重的墙体,泛指所有以“干法”施工为主要方式的墙体技术和产品。在剪力墙结构建筑中,当所有外墙均由剪力墙结构受力的预制构件组成时,该项满足要求。


       预制范围

       各标准和规程中规定了建筑结构不适合采用预制方案,适合采用现浇方案的区域:高层装配整体式剪力墙结构设置地下室时,宜采用现浇混凝土;底部加强部位宜采用现浇混凝土;结构转换层和作为上部结构嵌固部位的楼层宜采用现浇楼盖;屋面层和平面受力复杂的楼层宜采用现浇楼盖。楼梯平台板和梯梁宜采用现浇结构。采用现浇混凝土的初衷是提高结构的整体性,增强关键部位的延性,根据以往项目,工程经验如下。



      02构件拆分原则与建筑方案调整

       水平构件拆分原则


       叠合板划分尽可能采用模数化尺寸,在满足吊装、运输的条件下,板块宜大不宜小,以便减少吊装次数。根据项目经验,以结构构件围合的实际房间为划分单元,当房间长宽比小于3.0时,按双向板对该房间进行楼板拆分;当房间长宽比不小于3.0时,按单向板对该房间进行楼板拆分,在构件的拆分过程中不宜改变其最初受力状态。


       对于单向板之间的拼缝处理,可采用密拼做法和小接缝做法,这两种做法均满足结构安全性的要求,但密拼做法存在拼接缝隙,“小接缝做法”存在接缝处宽度过小难以振捣的情况,为了避免密拼部位产生板底裂缝,通常在单向板之间设置50~200mm的现浇拼缝,非受力方向的钢筋伸入拼缝,深入长度比缝宽小10mm;缝内沿受力方向设置构造钢筋,具体做法如图1所示。


图 1 单向板板缝拼接节点大样图(la为受拉钢筋锚固长度)



        竖向构件拆分及连接

        竖向构件的拆分比水平构件的拆分更加灵活,具体工程中面对的情况也更加复杂多变,建筑轴网标准化、模数化的程度及建筑平面布局的优劣对构件最终的拆分效果起了决定性的作用。


        预制墙板的水平尺寸宜按照建筑开间和进深尺寸划分,宽度不宜大于7.2m,高度不宜大于层高,宜采用一字形,也可采用L形、T形或U形;开洞预制剪力墙洞口宜居中布置,洞口两侧的墙肢宽度不宜小于400mm,不应小于200mm,洞口上方连梁高度不宜小于250mm。楼梯间墙体为建筑外墙时,预制墙板的划分和连接构造除满足承载力要求外,墙体平面外稳定性尚应满足要求。楼梯间预制外墙宽度不宜大于4.0m,楼梯间墙体长度大于5.0m时,在墙体中间宜设置现浇段,现浇段长度不宜小于400mm


       关于竖向尺寸,屋面以及立面收进的楼层,应在预制剪力墙顶部设置封闭的后浇钢筋混凝土圈梁,截面高度不宜小于楼板厚度和250mm的较大值;圈梁应与现浇或叠合楼、屋盖浇筑成整体。各层楼面位置,预制剪力墙顶部无后浇圈梁时,应设置连续的水平后浇带,水平后浇带应与现浇或者叠合楼、屋盖浇筑成整体。


       在预制墙体中,窗下墙、窗间墙等非结构墙体位置,通常采用“减重块+抗裂钢筋网片”的技术手段进行处理。减重块多采用模塑聚苯板,所起作用为削弱刚度,减轻重量,使窗下墙等非结构部分在实际受力中接近设计状态。因此在减重块上下各预留100~200mm高度的混凝土带保证一定的整体性即可,减重块距离洞边的尺寸、减重块之间的尺寸亦可根据实际情况调整。减重块中间可留直径100mm的圆孔,以防止在浇筑混凝土的过程中聚苯板上浮。


       预制内墙的连接节点及构造做法与预制外墙基本类似,其实施部位更加灵活,有更多的选择余地,根据具体工程中的户型布置和墙段长度,结合机电、装修可以深化集成的部位进行分段,通过调整后浇段长度,使预制构件的尺寸达到标准化。根据项目经验,宜尽可能的在无洞口范围内采用预制内墙,可以使预制率得到提高,构件的生产制作也相对容易。


       预制外墙模板(PCF板)是一类比较独立且特别的预制构件,常用在转角处作为现浇节点的模板,以保证预制外墙外饰面的连续和封闭。将转角暗柱尺寸进行统一,进而将工程中的PCF板尺寸进行统一是构件标准化的重要环节,这一点在绝大多数项目中都是可以实现的。


       竖向构件的接缝形式为整体式接缝,根据接缝的位置可以概括为两类:边缘构件位置拼接和非边缘构件位置拼接。非边缘构件位置,相邻预制剪力墙之间后浇段的宽度不宜小于200mm,实际项目中通常设置为500~600mm,同一项目中尽量做到统一。



03结语


        在绿色、低碳理念和节能环保趋势的要求下,随着各地加快推进装配式建筑的发展,装配式混凝土结构得到了探索和研发,加快了住宅产业化的步伐,逐渐形成了适合我国国情的新技术,但仍有一些问题亟待解决。

     (1)装配式剪力墙结构的标准化设计、模数化制作问题仍是住宅产业化推广过程中的难题;

     (2)采用“抗裂钢筋网片+减重块”的预制非承重墙对结构刚度的影响;

     (3)预制剪力墙套筒灌浆的施工质量问题。

来源:装配式建筑


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