預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)連接問題

王亞君

(安徽筑遠(yuǎn)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司 合肥 230000)

1 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

為了更好地使預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果得以提高,相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)按照設(shè)計(jì)的基本原則與要求,具體內(nèi)容如下[1]:

(1)在進(jìn)行預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),其設(shè)計(jì)應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化與模數(shù)化的特點(diǎn),尤其是在每個(gè)構(gòu)件設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)要將其標(biāo)準(zhǔn)化程度提高,從而使構(gòu)件生產(chǎn)制作難度降低,同時(shí)也要降低模板的用量,在此基礎(chǔ)上,使生產(chǎn)制作的便捷性與經(jīng)濟(jì)效益得到更好地提高。在預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中的各個(gè)構(gòu)件得到標(biāo)準(zhǔn)化制作之后,可以降低在施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝難度,可以使施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝效率得到很大地提高。下圖為預(yù)制裝配式剪力墻構(gòu)件圖。

圖1 預(yù)制裝配式剪力墻構(gòu)件應(yīng)用

(2)在進(jìn)行預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,要根據(jù)其實(shí)際的功能價(jià)值進(jìn)行設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)出的預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)能夠很好地滿足實(shí)際需求,降低在后期使用的過程中,出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷的可能性。基于此,在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中,要保證預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定性與可靠性,例如在房屋建筑項(xiàng)目中,相關(guān)設(shè)計(jì)人員要重點(diǎn)關(guān)注其基本的抗震性能與空間穩(wěn)定性能,并在設(shè)計(jì)過程中,要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì),避免在該方面出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差。

(3)在預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中,要秉持以人為本的原則,要考慮到所有與本項(xiàng)目有關(guān)的人員,使預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工變得更加科學(xué)合理,使其具備較高的可行性,這樣可以使空間舒適度得到很好地提升,同時(shí)也能使使用者獲得更好地使用體驗(yàn)。

2 案例分析

本文以某地區(qū)的一個(gè)住宅建設(shè)項(xiàng)目為實(shí)際工程案例,就本工程項(xiàng)目來說,圖2為該項(xiàng)目具體效果圖,其總占地面積為5.21m2,建筑總高度為62m,建筑類型為PC住宅,其結(jié)構(gòu)體系為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

圖2 本項(xiàng)目效果圖

在本工程項(xiàng)目中,對(duì)于所用到的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都采用PC構(gòu)件,例如,女兒墻、內(nèi)外墻等,對(duì)于所用到的受力構(gòu)件都采用PC 構(gòu)件,例如梁、板、懸挑板等。在項(xiàng)目中,主要采用預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的高層住宅為5棟19層,為24#至28#以及1棟15層,為30#。這5棟19層住宅的預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的使用率達(dá)到了57%,表1為這些樓棟的具體使用情況,而15層住宅的預(yù)制率達(dá)到了72%,表2為該樓棟的具體使用情況。

表1 19層住宅預(yù)制率

表2 15層住宅預(yù)制率

3 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)

3.1 套筒連接技術(shù)

在預(yù)制混凝土構(gòu)件中,預(yù)先埋入金屬套筒,然后在套筒內(nèi)插入鋼筋,最后對(duì)金屬套筒進(jìn)行漿料的澆筑,從而實(shí)現(xiàn)鋼筋連接的效果,這就是套筒連接技術(shù)[2]如圖3所示,在金屬套管的兩側(cè),進(jìn)行灌漿連接。在進(jìn)行灌漿料制作時(shí),要以水泥為主要材料,以細(xì)骨料、外加劑等為輔助材料,然后將其進(jìn)行充分地?cái)嚢?使其均勻混合,從而得到灌漿的干混料。在實(shí)際使用該技術(shù)時(shí),在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行加工制作時(shí),就要在構(gòu)件的頂部預(yù)埋金屬插筋,并在構(gòu)件的底部預(yù)埋金屬套筒,最后在套筒與剛勁之間,注入具有微膨脹性的砂漿,從而達(dá)到鋼筋續(xù)接的目的。由于套筒的存在,限制了灌漿料的膨脹,使得套筒的內(nèi)壁與鋼筋的表面形成作用力,實(shí)現(xiàn)受力傳遞,從而使預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的受力更加合理[3]。

圖3 套筒灌漿連接示意圖

3.2 漿錨連接技術(shù)

漿錨連接技術(shù)也稱為間接搭接技術(shù)。需要將搭接的鋼筋拉開一定距離,然后再搭接,可以將連接鋼筋的拉力通過抗剪結(jié)構(gòu)傳遞到灌漿位置,然后傳遞到周圍的混凝土結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體承載能力[4]。

目前,可采用鋼筋搭接技術(shù)的插入式預(yù)留孔注漿,并通過附加螺旋箍筋的方法來對(duì)結(jié)構(gòu)的約束進(jìn)行加強(qiáng)[5]。其主要的施工流程未在預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的下端內(nèi)壁預(yù)留孔洞,在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件安裝時(shí),將鋼筋插入預(yù)留的孔洞,并對(duì)其進(jìn)行漿液的澆筑,實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的錨固連接,并在孔洞方向布置螺旋箍筋,以提高連接性能。采用這種連接方式,可以有效地傳遞縱向鋼筋和分布鋼筋的應(yīng)力,因此應(yīng)加強(qiáng)中間墻體結(jié)構(gòu),避免性能減損的問題。

在該連接技術(shù)實(shí)際使用的過程中,還要對(duì)一定強(qiáng)度的墻體進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力預(yù)留,防止在鋼筋屈服時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)受外力破壞。但對(duì)于鋼筋直徑大于20mm以及縱向鋼筋進(jìn)行連接時(shí),不能采用該技術(shù)[6]。

3.3 機(jī)械連接技術(shù)

機(jī)械連接技術(shù)屬于較早的發(fā)展技術(shù),可以成熟地應(yīng)用于預(yù)制裝配式剪力墻的施工。該技術(shù)的實(shí)際使用可以使用鋼筋連接不同類型的建筑部件,需要根據(jù)特定的施工工藝進(jìn)行操作,以保證機(jī)械連接的質(zhì)量。通過機(jī)械咬合連接器,整個(gè)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)鋼筋的受力傳遞,將一定比例的機(jī)械受力分配到鋼筋上。從施工原理上來說,該技術(shù)就是充分發(fā)揮鋼筋的端面承壓能力,將力從一根鋼筋傳到另一根鋼筋上[7]。

如今,該技術(shù)已經(jīng)衍生出多種技術(shù),例如錐形螺旋接頭、套筒擠壓接頭等。相對(duì)于其他連接技術(shù),機(jī)械連接技術(shù)具有更大的使用范圍,因此在預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)施工中,得到廣泛應(yīng)用,可以提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能,有效消除技術(shù)應(yīng)用多樣化的弊端[8]。

4 預(yù)制疊合板連接構(gòu)造設(shè)計(jì)

在對(duì)預(yù)制疊合板進(jìn)行連接時(shí),一般分為剪力墻與預(yù)制疊合板的連接、連梁與框架梁的連接以及預(yù)制疊合板塊拼縫。在實(shí)際施工的過程中,在對(duì)預(yù)制疊合板的連接構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)要注意以下幾點(diǎn):

(1)在預(yù)制疊合板之間的拼縫進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員要根據(jù)不同類型的受力板受力特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

①如果受力板為雙向板,在進(jìn)行甩筋搭接的過程中,在雙向板的其中一側(cè),可能會(huì)出現(xiàn)鋼筋甩出的情況,這時(shí)候宜選用彎鉤為135°的直筋。在拼縫處布置甩筋時(shí),要根據(jù)鋼筋的搭接長(zhǎng)度與縫隙的寬度,來確定預(yù)制疊合板現(xiàn)澆平縫的寬度。除此之外,還要在拼縫處的裝修凹槽設(shè)置附加鋼筋,并在接縫處增加鋼筋,以降低裝飾灰泥開裂和拼縫處混凝土開裂的可能性。

②如果受力板為單向板,在預(yù)制疊合板的任何一側(cè),都可能會(huì)出現(xiàn)鋼筋甩出的情況,因此,在進(jìn)行預(yù)制疊合板拼縫設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)采用窄縫設(shè)計(jì)。

(2)在實(shí)際施工時(shí),如果在預(yù)制疊合板支座處的水平方向,出現(xiàn)了鋼筋甩出的情況,或者與現(xiàn)澆鋼筋發(fā)生矛盾的情況,施工人員應(yīng)該將甩出的鋼筋進(jìn)行拆除,在預(yù)制疊合板的頂部布置抗剪鋼筋,從而使預(yù)制疊合板在支座處的安裝處于水平的狀態(tài)。

(3)在安裝預(yù)制疊合樓板的過程中,如果需要降板時(shí),要根據(jù)其所在的具有區(qū)域,對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的安裝。如果降板的高度不超過50mm 時(shí),可以將鋼筋彎折角度在疊合樓板處連續(xù)地進(jìn)行布置,反之,如果降板高度超過50mm 時(shí),應(yīng)在兩層樓板之間設(shè)置連接梁,以提高預(yù)制層壓板之間的連接穩(wěn)定性。主要安裝方式如圖4、圖5所示。

圖4 疊合板中間支座節(jié)

圖5 疊合板降板支座節(jié)點(diǎn)

5 水平鋼筋和豎向受力鋼筋的連接設(shè)計(jì)問題

5.1 預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)豎向受力鋼筋的連接設(shè)計(jì)

(1)目前,在對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向鋼筋進(jìn)行連接時(shí),主要采用套筒灌漿、漿錨連接以及機(jī)械連接對(duì)其進(jìn)行連接,其中使用頻率最高的連接方式是套筒灌漿連接。而對(duì)于機(jī)械連接方式,可以提高預(yù)制裝配式剪力墻縱向受力鋼筋之間連接的穩(wěn)定性,可以使建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與施工質(zhì)量得到提高,因而,在預(yù)制裝配式剪力墻施工過程,該種方式可以被廣泛地推廣與應(yīng)用。

(2)在對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員在選用鋼筋時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用大直徑鋼筋,同時(shí)選擇間隔交錯(cuò)方式對(duì)套筒進(jìn)行安裝,這樣可以使套筒數(shù)量與鋼筋用量減少,還可以改善豎向鋼筋之間的連接,從而使施工質(zhì)量與施工效率得到提高。

5.2 預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)水平鋼筋的連接設(shè)計(jì)

在對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻的水平鋼筋進(jìn)行連接時(shí),一般采用預(yù)留u型鋼筋方式對(duì)水平鋼筋進(jìn)行連接,該種連接方式可以提高水平鋼筋施工的可操作性,從而為施工提供便利,使施工難度降低。在實(shí)際施工的過程中,如果施工人員在預(yù)制裝配式剪力墻吊裝施工過程中,遇到疊合板兩側(cè)預(yù)留鋼筋出現(xiàn)矛盾的情況,必須及時(shí)采取針對(duì)性措施予以解決。如果忽視,將對(duì)施工工期和建筑質(zhì)量產(chǎn)生不利影響,嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低建筑的整體質(zhì)量。因此,如果出現(xiàn)預(yù)留鋼筋矛盾情況,施工人員必須將原來鋼筋連接方式改為預(yù)留直線錨固方式。

6 結(jié)語

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)具有環(huán)保、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此,施工企業(yè)應(yīng)了解預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展,施工人員應(yīng)總結(jié)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn),從而有針對(duì)性地針對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)安裝過程中存在的問題采取措施,從而使預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得到充分地發(fā)揮,除此之外,還可以使建筑施工的質(zhì)量與效率得到提高,保證建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及創(chuàng)造良好地經(jīng)濟(jì)效益。