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预制装配式剪力墙结构住宅建筑的设计 D e s i g n o f P r e f a b r i c a t e d S h e a r Wa l l S t r u c t u r e s f o r R e s i d e n t i a l B u i l d i n g 徐晔桢 上海市建工设计研究院有限公司 上海 2 0 0 0 5 0 摘要 预制装配式剪力墙结构住宅建筑体系具有施工简便、安全、快捷等显著优势，目前已越来越多地被采用。以某 动迁安置房地块项目为例，介绍该预制装配式剪力墙结构体系的原理、技术特点及具体的接缝节点工艺，期以为相关 工程作出了示范。 关键词预制装配式 剪力墙结构 住宅 连接 中图分类号T U 2 2 文献标识码B 文章编号1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 3 1 0 - 0 9 2 8 - 0 3 1 结构体 系概述 预制装配式剪力墙结构住宅建筑体系竖向构件剪力墙 采用预制 ，水平构件楼板采用预应力P C 叠合板形式 ，竖向 构件节点采用单排居中大直径钢筋螺栓连接 ，水平构件与 竖向构件节点采用现浇连接 ，形成整体 结构体 系。该体系 的技术特点是 a 构件采用工厂化制作 ，产品质量利于控制，构件 外观质量满足清水混凝土要求 b 外窗框在构件预制结构直接预埋 ，避免出现外 窗渗水等质量隐患； c 现场模板周转少、工期短、用工量少、工人劳 动强度降低 d施工现场湿作业减少，对环境的影响减少。 2 工程概况 应用本体 系的工程项 目为某保 障性住房 中的动 迁安 置房 ，地上为1 3层 ，地下为1层，总建筑高度3 7 - 7 m，为 剪力墙结构住宅。近几年保障性住房飞速发展 ，若按传统 方法建造 ，存在施工周期长、质量不稳定、能源消耗量大 等缺点 ，本项 目地上部分的剪力墙 、楼板、楼梯等均采用 工厂预制、现场装配的建造模式 ，大大提高住宅产业化程 度 ，满足 国家 “ 节 能、节地 、节水 、节材 、环保 ”的要 求 ，经计算该住宅的预制率达 IJ 7 o ％以上。 3 预制墙体连接接缝技术一般原则 剪 力墙构件是主 要受力构件 ，也是首要的抗 震耗能 作者简介 徐晔桢 1 ql 9 8 ， i 女本科誊 工程师誊 i -- 通讯地址 上海市武 夷路 5 0 号 2 o 0 0 5 o 。 i i j 收稿日 期2 O l 3 0 9 i i j i j j j ⋯ i j 9 2 8 I 建 筑 施 工第 3 5 卷第 1 o 期 构件。装配式混凝土剪力墙结构的整体性能及抗震性能取 决于装配式剪力墙构件的强度、刚度及延性。装配式剪力 墙结构中存在大量的水平接缝、竖向接缝 ，预制装配式剪 力墙结构依靠节点拼缝将预制构件连接成为整体。这些节 点设计是关键 ，是保证结构安全的重要部位 ，它的受力性 能直接决定结构的整体性能，因此必须具有良好的抗震性 能 ，以确保安全可靠。 接缝构造节点设计时一般应遵循以下原则 a 节点受力应力求传力简洁、明确 ，使计算分析与 节点实际受力情况相符 b 保证节点连接具有足够的强度 ，使结构不致因 连接较弱而引起破坏 ； C 节点连接应具有 良好的延性 ，在设计 中应采用 合理 的细部构造 d构件 的拼 接在一般情 况下应按 等强度原则设 计 ，也就是说拼接件和连接强度应能传递断开节 目的最大 承载力 e尽量简化节点构造 ，以便于加工及安装时容易 就位和调整。 4连接接缝构造节点 对于装配剪力墙结构预制墙板的接缝连接 ，目前普遍 采用的是在水平拼缝处通过灌浆套筒钢筋对接的方法 ，实 现墙内竖向钢筋受力的连续性。 灌浆套筒连接技术的原理 ，是通过 向内外套筒间的环 形间隙填充水泥浆等灌浆料的方式来连接内外2根钢筋。 采用该技术钢筋受力连续 ，但不适用于截面宽度较小、钢 筋较密的剪力墙构件。 因此在设计时 ，采用大直径钢筋代替小直径钢筋来 连接预制墙板。考虑连接处钢筋居 中，这样可以不影响预 制墙体的竖向钢筋的连续性 ，且不会削弱预制剪力墙混凝 土。通过等面积代换 ，只需配置单排的大直径钢筋即可满 足配筋要求。 本项 目剪 力墙 的接缝连接构造节 点主要分为 以下几 种 山墙墙体竖向连接节点 ；中墙墙体竖 向连接节点 ；墙 板连接节点构造 预制剪力墙水平连接节点 ；现浇梁与预 制竖 向墙体连接节点。 4 ． 1 山墙墙体竖向连接节点 预制剪力墙板安装后 ，采用预埋单排居 中螺栓的连接 方式来保证钢筋 以及墙板 的受力性能 ，安装后通过现浇节 点浇筑形成整体。 对于连接节点 ，为同时保证延性和承载能力要求 ，应 采用延性较好、有明显屈服点、屈服强度满足承载力要求 的钢筋 ，因此本项 目采用H R B 4 0 0 级热轧钢筋。采用钢筋等 面积代换的原则 ，采用大直径钢筋连接螺栓 ，并配合预留 钢筋的间距 ，相应设置螺栓连接的安装孔 ，可以减少施工 现场 的湿作业 ，提高预制构件工厂化程度 。经计算确定连 接螺栓的直径为2 O mm，间距6 0 O mm。螺栓连接的安装孔 预留在上层墙体上 ，并预留在外墙 内侧面以方便操作 ，安 装孔尺寸为1 5 0 mm2 0 0 mmo 上层墙体待 安装、校正到位后 再进行灌浆施工 以形 成刚性连接节点 ，内灌注C3 5 混凝土封闭。上下2块预 制 剪力墙之间预 留高2 0 0 mm的灌浆缝 ，后灌浆料 ，并与楼 板的现浇层结合 ，增加连接的整体 刚度 ，灌浆采用C 3 O 混 凝土。为增加预制墙板刚度 ，在墙板 的顶部及底部均设置 2 0 0mm2 5 0mm的暗梁 图1。 图1 山墙墙体 竖向连接节点 4 ． 2 中墙墙体竖向连接节点 如 图2 所示 ，中墙上 下层墙体 连接 部位位于 楼层层 面 ，预 留安装孔 同样设置在上层墙体 ，设思路计同山墙墙 体竖向连接节点。 4 ． 3墙板连接节点构造 考虑到本项 目要求预制承重剪力墙板种类少、施工现 场湿作业少的特点 ，采用S P 预应力空心板。由于该S P 板的 图2 中墙墙体竖向连接节点 承载力高、使用跨度大的特性可以减少竖 向承重结构 ；S P 板在沟槽灌缝后可形成整体楼面 ，共同承担楼面荷载 S P 板 的抗震性好且板块组合灵活、开洞 方便 ，可满足各种建 筑平面的需要 ；预应力s P 板为单 向配筋构件 ，受力筋为钢 绞线，其韧性足、强度大、结构构造设计合理 ，优于其他 同类板材。 在竖 向墙体安装及螺栓施工完成后即可进行楼层预制 叠合板安装。s P 板 的宽度统一为1 2 0 0 mm，以减少预制规 格及板的水平拼缝 ，简化现场拼接工序。板基本是以2个 开间的距离为长度来划分的，厚度为1 5 0 mm。 4 ． 3 ． I 预应 力S P 板与剪力墙连接 节点 墙体可以作为预制叠合板的临时支座 ，预应力板搁置 在剪力墙上 ，搁置长度为5 0 mm。预应力S P 板与剪力墙连 接处为薄弱位置，在预应力s P 板芯孔预先开槽 ，并沿布板 方向每隔6 0 0 mm配置2根 1 0 mm 6 0 0 mm的加筋，以保 证延性。 在预制墙板的顶部预留7 0 mm2 0 0 mm与S P 板板槽现 浇同步施工，通过楼面叠合层混凝土浇筑形成整体 ，这样 可以提高墙板与S P 板 的连接刚度 ； 墙板顶预 留的现浇尺 寸 较小，不会过多增加现场 的湿作业 ，且现浇 的同时可以封 堵上下预制墙板水平拼缝 ，阻隔室外水汽渗入到室内，提 高防水性能 图3 。 图3 山墙S P 板连接节点 4 ． 3 ． 2 预应力S P 板 与现 浇梁连接 节点 2 0 1 3 ．1 0 B u il d i n g C 。 n s t r Ⅱ c l i o n I 9 2 9 预应 力s P 板在现浇梁上的搁 置长度 为5 0 mm，预应 力s P 板芯孔预 先开槽 ，沿布板方向每隔6 0 0 mm配置2根 1 0 ram6 0 0 mm的钢筋 ，并沿现浇梁的长度 方向，附加 2根 8 ram2 0 0 mm钢筋，灌槽后预应力s P 板与现浇梁刚 接，形成整体楼面 ，增加结构刚度 图4 。 图4 预应 力S P 板搁置节点 4 ． 4 预制剪力墙水平连接节点 预制剪力墙水平连接节点分为T 形连接、L 形连接及一 字形连接。由连接节点形成的竖 向拼缝属于干接缝 ，在接 缝处易形成薄弱截面 ，且造成该截面部位剪力墙边缘构件 的中断 ，从而影响整个墙体的受力性能。 为提高边缘构件连接的可靠性 ，连接节点在纵、横向 预制剪力墙连接处预 留2 0 0 mm X 2 0 0 mm的后浇节点，预 制剪力墙内预留附加钢筋，在后浇节点处的纵向钢筋与预 制暗柱 内的水平箍筋连接在一起 ，现浇后形成刚性连接节 点。预制暗柱部分为2 0 0 mm X 3 0 0 mm。单排居中螺栓连 接的方式还属于一种新技术 ，为安全起见 ，预制暗柱中的 纵 向钢筋仍旧采用套筒连接 图5 。 暗柱预制部分 纵 筋采用套 、 蒙 瓣 【 预 墙 体 P 2 ∞ 3 0 1 } L 连接 A 视图 图5 预制墙体与现浇暗柱连接节点 一 4 ． 5现浇梁与预制墙体连接节点 连接节点采用在预制剪力墙上开设梁槽、预留梁支座 而后现浇混凝土的形式整体连接。梁槽高度为4 6 0 mm，宽 度同梁宽，梁槽搁置在剪力墙上的支承长度 同墙厚。根据 规范要求，计算时考虑剪力墙与其平面外相交 的楼面梁铰 接，故没有在楼面梁轴线方向设置与梁相连的暗柱 。现浇 梁的纵向钢筋相应锚入现浇梁槽及剪力墙项部 的暗梁 中， 实际配筋时也应充分考虑钢筋伸入长度须满足锚固长度要 9 3 o l M llli - r 第 3 5 卷第 1 0 期 求 图6。 - - 一 器 。 益 - 雾 广 l 现浇梁 奉一 一 20 0 图6 现浇梁搁置节点 5 结语 根据发达国家经验 ，发展住宅产业化是减低建筑能耗 的重要途径之一 ，而 目前住宅的建造仍以现场施工为主， 产业化程度低 ，环境影响较大 ，且在政策层面上缺乏具体 的配套措施。因此 ，迫切需要开发一种符合住宅产业化发 展的预制混凝土住宅体系 ，提高住宅预制率 ，形成设计 、 构件制作、安装和现场施工吊装等整套标； 隹 化工业流程和 安全生产标准。 本工程的连接设计采用了单排居中大直径钢筋连接形 式 ，较国内已建成的类似工程在设计技术上有很大提高， 设计理念上也有较大的创新改革。 该体系在应用技术研究、标准规范的编制、生产工艺 等多方面还需进一步的发展 ，加大与相关高校、企业的合 作 ，以促进中国住宅产业化的发展。 【 1 J 张军候 海泉， 董年才筹． 全预制装配整体式剪力墙住宅结构设计 及应用[ J ] ． 施工技术， 2 0 0 9 5 2 2 - 2 4 ． [ 2 ]陈耀钢． 工业化全预制装配整体式剪力墙结构体 系节点研究[ J ] ． 建筑技术， 2 0 1 0 2 1 5 3 - 1 5 6 ． [ 3 ]姜洪斌． 预制混凝土剪力墙结构技术的研 究与应用[ J ] ．住宅产业， 2 0 1 0 9 2 2 2 7 ． [ 4 】刘晓楠， 郭正兴， 董年才， 等． 全预制装配剪力墙结构节点性能试验 研究[ J ] ． 江苏建筑， 2 0 1 0 2 2 卜 2 4 ． 【 5 】王墩， 吕西林． 预制混凝土剪力墙结构抗震性能研究进展【 J ] ．结构 工程师， 2 0 1 0 6 1 2 8 1 3 5 ． 【 6 ] 陈耀钢， 郭正兴， 董年才’等全预制装配整体式剪力墙结构节点连接 施工技术[ J ] 施 工技术，2 0 1 1 1 1 3 - 5 ， 3 9 ． [ 7 】朱张峰，郭正兴．预制装配式剪力墙结构节点抗震 陛能试验研究[ J ] ． 土木工程学报， 2 0 1 2 1 6 9 7 6 ． 【 8 】马涛． 装配整体式剪力墙结构在住宅工业化 中的实践与应用[ J ] ． 住宅产业， 2 0 1 3 5 2 5 2 8 ． 一 碍 一 1 ● ● ● 1 J 一 一 m一 1 ● ● ● ● 』 一 一 一 r 打 ● ● ● ● J 一 一 一 一 一 一 一 r．．。．，．．．．． ．．．．．．．．．．L．．． 1．．h．．．．．．．．．．L．．L