分析住宅裝配式疊合剪力墻結(jié)構(gòu)設計

賀躲

摘 要 針對某住宅建筑工程實際情況，在簡述其建筑結(jié)構(gòu)體系的基礎上，對其節(jié)點與構(gòu)件設計進行深入分析，旨在為裝配式疊合剪力墻這種新結(jié)構(gòu)形式的廣泛應用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 住宅建筑；裝配式疊合剪力墻；結(jié)構(gòu)設計

在當前的住宅建筑中，為滿足抗震性能要求，經(jīng)常會用到剪力墻結(jié)構(gòu)，而考慮到普通現(xiàn)澆式剪力墻施工困難，故會采用裝配式疊合剪力墻，以此在保證抗震性能的基礎上，簡化施工，縮短工期。

1 工程概況

某住宅建筑工程采用裝配式結(jié)構(gòu)體系，使用功能以住宅為主，總建面為5000m2左右。建筑主體結(jié)構(gòu)地上11層，設1層地下室，總建筑高度約33.5m，高度與寬度之比為2.74，長度與寬度之比為3.22。建筑基礎采用樁基礎，為400mm長方樁?，F(xiàn)圍繞本工程實際情況，對其結(jié)構(gòu)設計作如下分析。

2 建筑結(jié)構(gòu)體系

從現(xiàn)場的地質(zhì)勘探報告可以看出，場地中的粉土夾粉質(zhì)黏土層屬于可液化土層，中等液化，而粉質(zhì)黏土層則屬于震陷性粉質(zhì)黏土。按照現(xiàn)行設計規(guī)范，為避免液化沉陷，需采取以下措施：①基礎形式為樁基礎，將含砂漿黏土作為樁端的持力層，樁尖處要進入到持力層至少4.5m，以保證樁基的穩(wěn)定性和整體性[1]。②地下室的南、北兩側(cè)墻體均向外擴張3.0m，保證外擴以后，其上部結(jié)構(gòu)受到Y(jié)向的地震力作用后，基礎的底板和地基間零應力總面積和基礎底面總面積的比例不超過12.5%，同時在擴張后的外墻下部進行樁基布置，以免在受到地震作用后，樁基產(chǎn)生較大的拉力。

本住宅建筑采用從國外引進的產(chǎn)品，以裝配式疊合剪力墻為主要結(jié)構(gòu)體系，材料為鋼筋混凝土，在此基礎上配以保溫剪力墻，現(xiàn)澆而成，內(nèi)墻為普通剪力墻；地上3層及以上南、北兩側(cè)的外墻為預制構(gòu)件外墻模與現(xiàn)澆而成的保溫剪力墻，建筑東、西兩側(cè)山墻為預制構(gòu)件外墻模與疊合式保溫剪力墻，其內(nèi)墻均為疊合式剪力墻，處于邊緣的所有構(gòu)件均為現(xiàn)澆；建筑樓板為疊合式樓板，樓梯與陽臺采用預制式，梁為現(xiàn)澆。對于本住宅建筑所采用的結(jié)構(gòu)體系，當前還沒有完善的驗收標準，而且本工程還是我國首次在8度區(qū)運用這一體系。

3 節(jié)點與構(gòu)件設計

3.1 水平分布筋

處在剪力墻邊緣所有構(gòu)件均為現(xiàn)澆，經(jīng)預制而成的雙墻板，其水平方向上的鋼筋均埋入處在邊緣的現(xiàn)澆構(gòu)件當中，這樣可對墻板端部予以有效約束，實現(xiàn)協(xié)同工作，并且不會對抗剪截面造成削弱，厚度和普通現(xiàn)澆墻體基本相同，所以對于經(jīng)預制而成的疊合式剪力墻板，其水平方向上的分布筋可以按照厚度相同的現(xiàn)澆墻體分析計算結(jié)果進行配置。為使墻板生產(chǎn)實現(xiàn)標準化，并使構(gòu)件加工及施工具有可操作性，在疊合式墻板當中，水平方向上的分布筋錨固到邊緣構(gòu)件中的直線段為300mm，彎錨為150mm，符合規(guī)范提出的錨入長度及構(gòu)造等要求。

3.2 豎向分布筋

對于疊合式剪力墻，其豎向上的分布筋可按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范進行設計，水平縫部位的連接則可參照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)程，進行錯開搭接，用于連接的鋼筋，其配置應符合構(gòu)造及施工縫計算等方面的要求。

3.3 水平施工縫

針對本工程所用疊合式剪力墻，其水平方向上的施工縫主要設置在疊合式墻板上、下兩端，處于施工縫連接部位的墻體，其有效截面應為墻板間經(jīng)現(xiàn)澆而成的基層總厚。為避免結(jié)構(gòu)特性發(fā)生變化，對內(nèi)力進行計算時，將實際墻厚作為計算模型，對水平方向上的施工縫進行驗算時，對于200mm墻體，其有效截面厚度確定為150mm。針對水平方向上施工縫驗算結(jié)果無法滿足實際要求的部位，需對連接鋼筋的面積進行調(diào)整，確保其符合構(gòu)造方面的要求，而且構(gòu)造要求處在水平方向上施工縫的連接鋼筋總面積應達到豎向分布筋110%[2]。

3.4 邊緣構(gòu)件

在結(jié)構(gòu)設計中，地上3層及以上墻體邊緣構(gòu)件均為現(xiàn)澆。因工程所在區(qū)域為抗震8度，部分墻體受地震作用后將產(chǎn)生拉力，需將構(gòu)造配筋率從最初的614增加至616；若構(gòu)件配筋取計算確定的配筋，則應在符合配筋的前提下增加一定配筋。考慮到墻體水平方向上的分布筋只錨入構(gòu)件約300mm，沒有伸入到墻的端頭，所有在結(jié)構(gòu)設計過程中對于現(xiàn)澆構(gòu)件，其外圍箍筋之間的距離與直徑應與分布筋完全相同。

3.5 外墻保溫和構(gòu)件的一體化設計

本住宅建筑所有外墻和預制構(gòu)件進行一體化設計與生產(chǎn)，其中，疊合式外墻板構(gòu)造如圖1所示，現(xiàn)澆式外墻構(gòu)造如圖2所示。

3.6 整體性保證措施

為使墻板受到較高的軸壓比時雙墻板能實現(xiàn)協(xié)同工作，在將水平方向上分布筋錨固進現(xiàn)澆式邊緣構(gòu)件的基礎上，將鋼筋網(wǎng)片的拉鉤從6@600×600更換成6@400×400，同時對墻板間桁架及墻板內(nèi)水平方向上的分布筋進行焊接。

4 建筑抗震設計

如前所述，本住宅建筑所在地區(qū)抗震8度，地震加速度可確定為0.30g，分組結(jié)果為第一組，III類場地，對于剪力墻結(jié)構(gòu)，其抗震二級，構(gòu)造措施需按照一級進行考慮。

4.1 構(gòu)建抗震計算模型

對裝配式疊合剪力墻的關(guān)鍵連接部位及墻身施加以上構(gòu)造措施以后，能使結(jié)構(gòu)整體抗震性能及承載力和現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)基本相同?；诖?，在計算模型方面，可選用和普通現(xiàn)澆式墻相同的計算模型。

4.2 對關(guān)鍵部位進行抗震驗算

因墻體水平方向上的分布筋根據(jù)規(guī)范要求需要錨固到現(xiàn)澆構(gòu)件當中，對此，可根據(jù)墻板厚度模型對墻體水平方向上的分布筋與錨固到構(gòu)件中的水平方向上的分布筋進行計算。針對計算樓層中墻體上的水平縫，其連接鋼筋為了在計算中避免結(jié)構(gòu)特性發(fā)生變化，對內(nèi)力進行計算的過程中，模型應選擇實際墻厚，對墻體上的水平縫進行驗算時，墻厚為有效厚度，也就是疊合板間經(jīng)現(xiàn)澆而成的夾層實際厚度[3]。

4.3 確定最大軸壓比

因缺少相關(guān)技術(shù)試驗的驗證，本住宅建筑結(jié)構(gòu)設計過程中對剪力墻軸壓比實施了嚴格控制，將最大軸壓比確定為0.2，實踐表明，通過這樣的調(diào)整，能使墻體延性得以大幅提升。

5 結(jié)束語

（1）以本工程實際特點為依據(jù)，對預制疊合式剪力墻及其處在邊緣部分的構(gòu)件、水平和豎向上的分布筋、施工縫，使用的計算與構(gòu)造措施，可使這種新型墻體形式抗震性能及承載力都達到和普通現(xiàn)澆式墻相同的水平，因此可將這種新結(jié)構(gòu)視為普通現(xiàn)澆式墻體。

（2）本住宅建筑工程所用墻體結(jié)構(gòu)，是我國首次在地震不利區(qū)，即抗震8度區(qū)運用這一結(jié)構(gòu)體系。構(gòu)件之間的連接與所用節(jié)點構(gòu)造可以滿足結(jié)構(gòu)抗震方面的要求，結(jié)構(gòu)的抗震設計能達到預期設防要求，可為這一結(jié)構(gòu)體系廣泛應用起到良好的示范作用。

（3）在將來的工作中，應注意以下要點：通過專門的試驗對這種新型墻體的抗震性能及整體性進行分析研究，在保證結(jié)構(gòu)可靠性的基礎上，研究合理可行的構(gòu)造措施，保證接縫的合理性及整體性。

參考文獻

[1] 張樺，馬騫.雙層疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)設計技術(shù)研究與工程應用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2016，46（10）：1-8.

[2] 殷寶才，汪杰，李寧，等.宿遷某住宅裝配式疊合剪力墻結(jié)構(gòu)設計[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013，43（19）：60-63.

[3] 曲藝，劉迪，張然，等.裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系在萬科金域藍灣建筑中的應用[J].工業(yè)建筑，2013，43（09）：165-168.