結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵計(jì)算和圖紙問(wèn)題
裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)通過(guò)將現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分、預(yù)制并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊裝、拼接而成,“離散”的預(yù)制混凝土構(gòu)件之間形成大量節(jié)點(diǎn)連接,其科學(xué)、合理的連接技術(shù)是確保其結(jié)構(gòu)整體性、實(shí)現(xiàn)“等同現(xiàn)澆”性能目標(biāo)的關(guān)鍵。
節(jié)點(diǎn)的分類方式很多,可按照節(jié)點(diǎn)所在位置、使用材料與施工工藝、構(gòu)造形式及設(shè)計(jì)原則等進(jìn)行分類。此處按照節(jié)點(diǎn)受力特性及其對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能、尤其是抗震性能的貢獻(xiàn),將裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)涉及的節(jié)點(diǎn)分為結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)與非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)兩大類。
l 結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)
結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是指由裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間相互連接所形成的節(jié)點(diǎn),其直接決定了結(jié)構(gòu)整體性與抗震性能。根據(jù)前文所述裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式,結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)一般包括預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點(diǎn)(相鄰層剪力墻的連接)、預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)(同樓層剪力墻的連接)、預(yù)制剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn)、預(yù)制剪力墻-樓板連接節(jié)點(diǎn)及預(yù)制剪力墻-填充墻連接節(jié)點(diǎn),各種結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)工程示例照片見(jiàn)圖1。
(a)預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點(diǎn)(全預(yù)制)
(b)預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點(diǎn)(疊合形式)
(c)預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)
(d)預(yù)制剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn)(整體預(yù)制)
(e)預(yù)制剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn)(分開(kāi)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)連接)
(f)預(yù)制剪力墻-樓板連接節(jié)點(diǎn)(樓板出筋)
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(g)預(yù)制剪力墻-樓板連接節(jié)點(diǎn)(樓板不出筋)
(h)預(yù)制剪力墻-填充墻連接節(jié)點(diǎn)(同軸線、整體預(yù)制)
(i)預(yù)制剪力墻-填充墻連接節(jié)點(diǎn)(相交軸線、分開(kāi)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)連接)
圖1 裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)工程照片
(1)預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點(diǎn)
預(yù)制剪力墻是裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)承受豎向和水平荷載的關(guān)鍵構(gòu)件,上、下層預(yù)制剪力墻間的豎向連接節(jié)點(diǎn)將承受壓力/拉力、剪力、彎矩綜合作用,其節(jié)點(diǎn)連接的可靠性直接決定了構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的整體性及抗震性能。
對(duì)于全預(yù)制剪力墻,其屬于第一章提到的“全裝配”形式剪力墻,剪力墻板豎向連接主要通過(guò)剪力墻板豎向鋼筋的連接實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖1(a)),可采用前述的漿錨連接與套筒灌漿連接兩種鋼筋連接技術(shù),針對(duì)其“等同現(xiàn)澆”性能的論證,課題組開(kāi)展了系列試驗(yàn)研究工作;對(duì)于疊合形式剪力墻,則屬于第一章提到的“雙板疊合”形式剪力墻,剪力墻板豎向連接主要通過(guò)中部后插鋼筋及現(xiàn)澆混凝土實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖1(b)),在不考慮預(yù)制內(nèi)、外葉墻板對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)抗力的貢獻(xiàn)(僅作為永久模板)的前提下,其可直接等同于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。但其原型技術(shù)引自德國(guó),無(wú)抗震設(shè)防要求,課題組基于我國(guó)抗震設(shè)計(jì)要求,對(duì)其進(jìn)行了構(gòu)造改進(jìn)與試驗(yàn)研究。
(2)預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)
由于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的剪力墻一般較長(zhǎng),受吊裝設(shè)備能力、運(yùn)輸車輛尺寸及道路交通條件等的限制,對(duì)于較長(zhǎng)的剪力墻一般將其分割預(yù)制,并在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)澆混凝土連接(見(jiàn)圖1(c)),形成預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)需保證人為分割的“較短”的剪力墻通過(guò)氣相互連接后,其受力性能可以與設(shè)計(jì)狀態(tài)的“較長(zhǎng)”的剪力墻等同,其主要發(fā)揮墻板間的剪力傳遞作用,一般通過(guò)對(duì)現(xiàn)澆混凝土部位、寬度及鋼筋在現(xiàn)澆混凝土的錨固等構(gòu)造設(shè)計(jì)來(lái)滿足其受力要求。同時(shí),一般認(rèn)為預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)部位的現(xiàn)澆混凝土可以約束其間的預(yù)制剪力墻板,加強(qiáng)或改善各預(yù)制剪力墻板的協(xié)調(diào)工作性能,從宏觀上發(fā)揮類似于磚混或砌體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土構(gòu)造柱對(duì)磚或砌體的約束作用。
(3)預(yù)制剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn)
門、窗洞口位置連梁的存在形成了預(yù)制剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn)。鑒于連梁一般跨度較小,且有時(shí)窗框需與墻板同步預(yù)埋,為減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量,連梁可與剪力墻板整體預(yù)制(見(jiàn)圖1(d));當(dāng)連梁與剪力墻分開(kāi)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)連接時(shí),連梁一般做成疊合形式,預(yù)制剪力墻板在連梁位置留設(shè)凹槽,便于連梁底部縱筋彎折錨固,而連梁上部鋼筋則錨固于疊合層現(xiàn)澆混凝土中(與疊合樓板混凝土一起澆筑),見(jiàn)圖1(e)。對(duì)于整體預(yù)制剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn),其整體性可完全得到保證,而對(duì)于分開(kāi)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)連接的剪力墻-連梁連接節(jié)點(diǎn)則需要進(jìn)一步論證。
(4)預(yù)制剪力墻-樓板連接節(jié)點(diǎn)
剪力墻與樓板的連接節(jié)點(diǎn)的可靠性是促使各片剪力墻協(xié)調(diào)工作、保證結(jié)構(gòu)整體性、避免地震中樓板掉落傷人并占據(jù)逃生通道的重要條件。
對(duì)于裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),為保證樓板對(duì)結(jié)構(gòu)豎向承重構(gòu)件(預(yù)制剪力墻)的有效拉結(jié)作用、確保結(jié)構(gòu)整體工作性能,樓板一般采用疊合形式,而預(yù)制剪力墻板一般在樓板厚度范圍內(nèi)與樓板疊合層同步現(xiàn)澆,從而在結(jié)構(gòu)中形成了“暗藏”的聯(lián)通整個(gè)樓層的現(xiàn)澆混凝土層,其形式和作用類似于磚混或砌體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土“圈梁”,其與預(yù)制剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)澆混凝土一道,形成了“暗藏”的現(xiàn)澆混凝土框架,對(duì)預(yù)制剪力墻板形成了有效聯(lián)結(jié)與約束,進(jìn)一步保證了構(gòu)件協(xié)調(diào)工作及結(jié)構(gòu)整體性。
根據(jù)疊合板與預(yù)制剪力墻連接邊緣的底層鋼筋出筋情況(圖1(f)),樓板與預(yù)制剪力墻連接節(jié)點(diǎn)通常有兩種構(gòu)造。對(duì)于樓板底層鋼筋伸出的情況,對(duì)其伸出長(zhǎng)度有一定要求,一般要求底層鋼筋跨越墻/梁中線錨固,而面層鋼筋按現(xiàn)澆樓板進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工,此類節(jié)點(diǎn)由于預(yù)制樓板有鋼筋伸出,對(duì)樓板的預(yù)制、運(yùn)輸、安裝等均帶來(lái)了一定的影響,但對(duì)預(yù)制剪力墻基本無(wú)影響,且有利于現(xiàn)澆層整體施工,目前應(yīng)用較為普遍;對(duì)于樓板底層鋼筋不伸出的情況(圖1(g)),一般采用在預(yù)制墻板的樓板疊合層厚度范圍內(nèi)設(shè)置連接鋼筋,待樓板安裝就位后,將連接鋼筋彎折錨入疊合層,此類節(jié)點(diǎn)雖方便了樓板的預(yù)制、運(yùn)輸與安裝,但極大地影響了預(yù)制剪力墻的預(yù)制與施工,且造成連接節(jié)點(diǎn)部位現(xiàn)澆混凝土的“隔斷”,不利于結(jié)構(gòu)整體性,其一般用于剪力墻錯(cuò)層預(yù)制(為避免預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點(diǎn)均位于同一連接截面,設(shè)計(jì)上將部分預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點(diǎn)設(shè)置在樓板面往上一定距離(一般為500~600mm),從而形成預(yù)制剪力墻連接節(jié)點(diǎn)位置的“錯(cuò)層”)的情況,目前應(yīng)用較少。
(5)預(yù)制剪力墻-填充墻連接節(jié)點(diǎn)
為減少現(xiàn)場(chǎng)砌筑作業(yè),裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中的填充墻一般盡量采用預(yù)制墻板,對(duì)其與預(yù)制剪力墻之間的連接節(jié)點(diǎn),一般按照其相互之間的位置關(guān)系,采用兩種構(gòu)造技術(shù)。當(dāng)相鄰的剪力墻與填充墻在同軸線上,且構(gòu)件拆分時(shí)由于種種原因未能恰好將兩者拆分,則往往采用將剪力墻、填充墻、連梁(暗藏)整體預(yù)制(圖1(h)),填充墻與剪力墻之間實(shí)質(zhì)形成了剛性連接,雖然實(shí)際工程中對(duì)填充墻進(jìn)行輕質(zhì)化、低強(qiáng)化處理,但其對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)性能影響仍需研究;當(dāng)相鄰的剪力墻與填充墻位于相交(一般為正交)軸線時(shí),一般通過(guò)填充墻角部與周邊剪力墻進(jìn)行點(diǎn)式連接,在保證填充墻不致倒塌的前提下,盡量弱化其與剪力墻之間的連接。角部點(diǎn)式連接一般通過(guò)預(yù)埋鋼板、附加角鋼焊接連接,見(jiàn)圖1(i)。
l 非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)
非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上指由裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的連接所形成的節(jié)點(diǎn),其對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能及抗震性能影響程度很小或基本可以忽略。根據(jù)前文所述裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式,非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)一般包括預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制樓梯與主體結(jié)構(gòu)的影響。需要說(shuō)明的是,考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)本身剛度較大,此處將預(yù)制樓梯對(duì)主體結(jié)構(gòu)剛度貢獻(xiàn)視為“可以忽略”,將其歸屬于非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)。各種非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)工程示例照片見(jiàn)圖2。
(a)預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板節(jié)點(diǎn)
(b)預(yù)制空調(diào)板節(jié)點(diǎn)
圖2 裝配整體式混凝土剪力墻非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)工程照片
非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則是保證非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接,因此,常用的連接構(gòu)造按照構(gòu)件體型大小,分為兩類。當(dāng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件體型較大、重量較重時(shí),如陽(yáng)臺(tái)板,一般使構(gòu)件鋼筋在連接邊緣伸出,錨固在樓板疊合現(xiàn)澆層中,如圖2(a)所示;當(dāng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件體型較小、重量較輕時(shí),如空調(diào)板,可通過(guò)結(jié)構(gòu)伸出鋼筋并在非結(jié)構(gòu)構(gòu)件相應(yīng)位置預(yù)留孔道,通過(guò)預(yù)伸鋼筋在預(yù)留孔道的漿錨連接,將非結(jié)構(gòu)構(gòu)件“掛”在主體結(jié)構(gòu)上,如圖2(b)所示。對(duì)于預(yù)制樓梯的連接,相對(duì)比較特殊,雖認(rèn)為其對(duì)主體結(jié)構(gòu)剛度影響不至于像框架結(jié)構(gòu)那么明顯,但仍然采取必要措施盡量降低對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。目前一般采用擱置做法,即將預(yù)制樓梯直接擱置在主體結(jié)構(gòu)上,不進(jìn)行其他連接,樓梯與主體結(jié)構(gòu)間可以相互變位,以進(jìn)一步弱化其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響。
文章來(lái)源:土木吧
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