北京某高層EVE預制空心板剪力墻結構抗震設計分析

彭翔

（中咨海外咨詢有限公司，北京100044）

1 工程概況

北京市某商品房住宅小區(qū)位于北京市昌平區(qū)北七家鎮(zhèn)，包括1#~18#高層住宅樓及配套工程。高層住宅樓地上15層，地下3層。工程場地的地震基本烈度為8度，設計基本地震加速度0.2g，設計地震分組為第二組，建筑場地類別Ⅲ類，場地特征周期為0.55s，工程的抗震設防類別為標準設防類，剪力墻抗震等級為二級，框架抗震等級為二級。

本項目按《北京市人民政府辦公廳關于加快發(fā)展裝配式建筑的實施意見》（京政辦發(fā)〔2017〕8號）的要求實施裝配式住宅，采用預制空心墻板裝配整體式剪力墻結構，包含的預制構件有：疊合板、預制樓梯、預制外墻板、預制內墻板、預制空調板、預制陽臺板。

本工程建筑平面凹凸變化不大，主體結構布置簡單、規(guī)整，上下對應貫通，門窗洞口上下對齊，無錯洞。平面體型符合結構設計的基本原則和要求，適合采用預制空心墻板裝配整體式剪力墻結構體系。

2 EV E預制空心板剪力墻結構

EVE預制空心板剪力墻結構是采用工業(yè)化生產的預制空心墻板、預制疊合樓板、疊合梁、預制空調板和預制樓梯等預制混凝土構件，在現場進行裝配式施工，通過鋼筋和現澆混凝土的有效結合和可靠連接（EVE空心墻板豎向通孔和水平側孔內后插鋼筋并灌注混凝土），形成的整體式混凝土結構[1]。

預制構件連接是采用鋼筋間接搭接技術實現結構內力傳遞連續(xù)，大量抗震性能試驗證明，該方法可達到相應抗震設防目標，工程實踐也驗證了結構的安全可靠性。

該結構現場安裝施工簡單、易操作，豎向鋼筋連接采用傳統(tǒng)綁扎或搭接連接方式，對工人技術要求不高；無隱蔽施工，管理難度小，結構質量安全可控；有效解決了板縫滲漏問題，EVE體系墻板兩側及上下端均采用U型設計，相鄰墻板采用現澆混凝土灌注，形成鋼筋混凝暗柱，板腳部位現澆混凝土可與樓板有效連接，保障結構安全的同時也解決了板縫漏水滲水隱患；具有成本優(yōu)勢，與傳統(tǒng)現澆混凝土施工造價相比增量不大；戶型適應性高，可滿足各種墻肢變化要求，如圖1所示。

圖1 EV E預制空心板剪力墻截面及安裝示意

3 結構計算模型

采用了YJK1.9.0對結構進行多遇地震作用和風荷載作用下的內力和位移計算。地震作用和風荷載按2個主軸方向作用?？紤]雙向地震作用，同時，考慮5%偶然偏心地震作用下的扭轉影響。阻尼比取0.05，周期折減系數0.95。整體指標計算采用剛性樓板假定，其余計算采用非剛性樓板假定。

4 設計難點及注意事項

4.1 高寬比

高層建筑的高寬比是對結構剛度、整體穩(wěn)定、承載能力以及經濟性的宏觀評價指標。對于裝配式剪力墻結構，預制墻板連接性能受建筑高寬比和體型的影響相對更大。高寬比較大時，結構在設防烈度地震作用下，可能會出現較大的拉應力區(qū)，對預制墻板豎向連接的要求會顯著增加，且對結構抗震性能影響較大。

采用裝配式剪力墻結構的建筑，宜嚴格控制高寬比；對保證裝配式混凝土剪力墻結構房屋較高的安全性和經濟性，充分發(fā)揮此種結構體系的優(yōu)點和性能非常必要。

依據DB 11/1003—2013《裝配式剪力墻結構設計規(guī)程》中5.3.2條：抗震設防烈度為7度和8度，高寬比分別大于5.0和4.0時，應補充結構在設防烈度水平地震作用下的內力分析，并宜避免預制墻構件出現小偏心受拉。分析時，可采用彈性假定進行計算，荷載分項系數可取1.0；如出現小偏心受拉，預制墻板構件平均拉應力不應大于預制墻構件混凝土抗拉強度標準值。

本項目高程住宅樓均滿足高寬比H/B小于4，故不需要補充計算。

4.2 現澆墻體水平地震作用下內力放大1.1倍

根據JGJ1—2014《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》中8.1.1條：抗震設計時，同一層內既有現澆墻肢也有預制墻肢的裝配整體式剪力墻結構，現澆墻肢水平地震作用彎矩、剪力宜乘以不小于1.1的增大系數。

預制剪力墻的接縫對墻抗側剛度有一定的削弱作用，應考慮對彈性計算的內力進行調整，適當放大現澆墻肢在水平地震作用下的剪力和彎矩。

4.3 連接計算

裝配式剪力墻結構中，接縫是影響結構受力性能的重要部位，接縫要實現強連接，保證不在接縫處發(fā)生破壞。裝配整體式結構中的接縫主要指預制構件之間的接縫及預制構件與現澆及后澆混凝土之間的結合面，包括剪力墻的水平接縫、梁端接縫等。

4.3.1 預制墻板水平接縫驗算

DB 11/1003—2013《裝配式剪力墻結構設計規(guī)程》中5.5.1條和5.5.2條，給出了預制墻板接縫的承載力驗算公式，對于預制墻板內不采用型鋼或鋼板連接件的剪力墻結構，要求垂直于水平接縫的全部抗剪縱向鋼筋面積大于計算所需的縱筋面積。墻體全部縱向鋼筋面積包括：墻體上暗柱縱筋面積、墻體縱筋面積和墻體水平接縫抗剪縱筋面積。當墻體全部縱筋面積小于計算所需面積時，可以配置水平接縫抗剪縱筋或增大暗柱、墻體縱筋面積。從優(yōu)化角度出發(fā)，當需要墻體水平接縫抗剪鋼筋面積不夠時，優(yōu)先選擇配置水平抗剪縱筋。

4.3.2 疊合連梁梁端豎向接縫驗算

DB 11/1003—2013《裝配式剪力墻結構設計規(guī)程》中5.5.1條和6.3.2條給出了疊合連梁兩端豎向接縫驗算公式，要求穿過豎向接縫所有鋼筋的面積（包括疊合層內縱筋面積）所抵抗的剪力大于豎向接縫處的剪力設計值，如果不滿足，則需增加穿過豎向接縫的疊合梁內水平鋼筋面積。

4.4 小偏心受拉的構件采用機械連接

依據GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》中8.4.2條：軸心受拉及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接。故對于小偏心受拉的構件，如梁、墻體、暗柱，控制其縱筋直徑，采用機械連接。

5 結語

通過國內若干EVE預制圓孔板剪力墻體系實際工程的設計及施工實踐，證明了預制圓孔板剪力墻施工技術的合理性，其內外墻均為圓孔條板，質量輕、安裝簡易、施工方便，無須中、大型起重設備，符合住宅產業(yè)化發(fā)展要求，也提供了一種新的裝配式施工體系。該體系適合多、高層住宅建設，具有廣闊的發(fā)展前景。