装配式剪力墙水平接缝计算及节点连接设计

发表时间:2020/7/27   来源:《基层建设》2020年第10期   作者:王磊
[导读] 摘要:随着装配式建筑产业化的推广,装配式剪力墙住宅得到广泛应用。

        中铁上海设计院集团有限公司南京设计院  南京  210000
        摘要:随着装配式建筑产业化的推广,装配式剪力墙住宅得到广泛应用。本文从某预制剪力墙水平接缝和节点连接的设计两个方面进行深入研究,结合水平接缝抗剪验算给出满足接缝承载力的设计方法以及满足接缝力学性能的节点连接方式。
        关键词:预制剪力墙;水平接缝;节点连接
        在过去几年里,预制水平构件在装配式建筑中已得到广泛应用,技术已较为成熟;而采用预制竖向构件的装配式建筑则应用较少,工程经验相对欠缺。本文以常见的剪力墙结构为例,对装配式剪力墙结构设计过程中预制剪力墙水平接缝的计算及节点连接的设计,做一个深入分析,以期对预制剪力墙结构的设计提供帮助。
        1 工程简介
        本工程为剪力墙住宅项目,抗震设防烈度为8度,抗震等级为二级。地上为8层装配式剪力墙结构,地下两层为现浇混凝土剪力墙结构,建筑总高度为23.2m,单体建筑面积4028.4平方米,预制率不低于40%。预制构件类型:楼板、剪力墙、楼梯。预制范围:首层~顶层。首层结构预制剪力墙(外墙)平面布置图如图1所示。
         
        图1 首层结构预制剪力墙(外墙)平面图布置图
        2 预制剪力墙水平接缝计算
        根据《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ 1-2014)要求:地震设计状况下,剪力墙水平接缝应满足受剪承载力要求。
        地震状况下水平接缝验算公式:
        地震工况受剪承载力验算:
        剪力墙底部加强部位受剪验算:
        其中:
       

      
        取本工程首层平面编号AWQC1-2528-1816预制双肢剪力墙(如图2所示)进行计算分析。取左肢(截面尺寸200mm*450mm)考虑地震组合工况下的计算结果,见表1(表1中 为左墙肢偏压或偏拉竖向配筋面积):
 
        图2 预制双肢剪力墙配筋图
                                                            表1  AWQC1-2528-1816左墙肢接缝抗剪计算结果
 
        由表1可知,在考虑地震组合工况8下,预制剪力墙左墙肢水平接缝处抗剪验算不满足,满足接缝抗剪验算的抗剪钢筋面积最大为 =1473.9mm2,即需附加1473.9-678=795.9mm2抗剪钢筋。
        附加抗剪钢筋满足接缝抗剪截面面积要求,主要有两种方式。一:加大竖向纵筋直径,详图3;二是附加抗剪纵筋,详图4。
 
                             图3 加大纵筋直径
 
                            图4 附加抗剪纵筋
        3预制剪力墙水平接缝节点连接设计
        可靠的连接,是保证结构整体性和抗震性能的关键。预制剪力墙水平接缝处钢筋连接主要有两种:套筒灌浆连接、约束浆锚搭接连接。
        套筒灌浆连接如图5所示。套筒一般有两种形式,一种是两端内部均设有凹槽的钢套筒,另一种一端为直螺纹、另一端内部设有凹槽的钢套筒。在套筒中灌注灌浆料,通过灌浆料与钢筋的肋以及金属套筒的凹槽形成可靠连接。该连接方式已经过大量张拉试验研究,其抗拉强度及疲劳性能均能得到足够的保证,且钢套筒对钢筋提供了刚性的径向约束,从而在灌浆料的耦合作用下可以产生类似焊接接头的效果,连接可靠性高。实际工程应用中,预制剪力墙水平接缝处受力钢筋连接多是采用此方法。
        约束浆锚搭接连接如图6所示。在预制混凝土构件一端预埋好钢筋,并在钢筋搭接长度范围内设置好约束螺纹箍筋,在插入另一个根搭接钢筋后灌浆的一种非接触式钢筋搭接连接方式。该连接方式的关键技术是灌浆料的质量,灌浆料应具有一定的变形能力和良好的力学性能,并应具有高强、早强和无收缩等基本特性。但是该技术引入我国的历史还比较短,工程实践经验也较少且相关技术标准研究还不够丰富,一般用于剪力墙竖向分布钢筋(非主要受力钢筋)的连接。
 
                  图5 套筒灌浆连接
 
                图6 约束浆锚搭接连接
        4结语
        (1)本文研究分析选取的是双肢开洞预制剪力墙。因其结构特性,受力钢筋主要配在双肢边缘构件中,且更容易出现水平接缝抗剪不满足的情况,具有代表性。
        (2)预制剪力墙水平接缝处的抗剪承载力不足,易造成地震作用下接缝产生滑移破坏。附加抗剪钢筋的设计能够很好地满足水平接缝处的承载力要求,保证剪力墙结构的力学性能。
        (3)节点连接在施工现场完成,是最容易出现质量问题的环节,而节点连接的设计直接决定了水平接缝处的力学设计能不能达到预期目标,技术较为成熟的套筒灌浆连接为实际工程应用提供了可靠的连接方式。
        参考文献:
        [1]《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ 1-2014).中国建筑工业出版社.
        [2]武峥.预制装配式剪力墙结构设计相关问题探讨[J].建筑工程技术与设计,2017(25):102-102.
        [3]朱寅.预制装配式剪力墙结构连接构造优化及杭震性能研究[D].东南大学,2015.

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