裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計及拆分原則

一、設(shè)計：

裝配式結(jié)構(gòu)最大的特點就是等同于現(xiàn)澆，由于裝配式結(jié)構(gòu)是由預(yù)制柱、預(yù)制剪力墻、疊合梁、疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽臺等構(gòu)成，構(gòu)件在進行計算時，調(diào)整系數(shù)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有細微的差別。

裝配式結(jié)構(gòu)在進行結(jié)構(gòu)布置時，為了減少裝配的數(shù)量及減小裝配中的施工難度，往往不設(shè)置次梁。在進行梁柱等構(gòu)件布置時，應(yīng)提前知道工廠生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)構(gòu)件截面尺寸的邊界條件，否則設(shè)計的構(gòu)件無法生產(chǎn)。在進行剪力墻布置時，墻的布置應(yīng)盡量去方便工藝拆分。

板的傳力模式應(yīng)根據(jù)產(chǎn)業(yè)化公司板的類型確定，如果采用雙向疊合板，則可以不改變受力模式，如果采用單向預(yù)應(yīng)力疊合板或者單向預(yù)應(yīng)力空心板，則應(yīng)把板的受力模式改為對邊傳到，單向傳力。樓板的配筋，在非主要受力方向，應(yīng)該進行包絡(luò)設(shè)計(構(gòu)造+現(xiàn)澆厚度雙向板該方向計算)。

裝配式結(jié)構(gòu)用PKPM等軟件進行計算時，周期折減系數(shù)梁剛度增大扭矩折減系數(shù)等與傳統(tǒng)設(shè)計有細微的差別，在設(shè)計中應(yīng)認真對待

裝配式結(jié)構(gòu)在繪制施工圖時，應(yīng)盡量減少柱或者剪力墻邊緣構(gòu)件中的套簡個數(shù)，節(jié)省造價。

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻進行布置時，除了按傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)中的思維去布置剪力墻外，還應(yīng)注意如下要點：

(1)在對剪力墻結(jié)構(gòu)進行布置時，多布置L、T型剪力墻，少在L、T型剪力墻中再加翼緣，特別是外墻，否則拆墻時被拆分的很零散。

(2)剪力墻結(jié)構(gòu)中翼緣長度，有兩種不同的思路：第一種是，對于L型外墻翼緣長度一般≦600mm，T型翼緣分長度一般≦1000mm(防止邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆長度太長而在澆筑中出現(xiàn)問題)，在門窗處留出≧200mm的門垛，如圖1所示。

圖一

注：

1、1800mm為窗寬，200mm為留出的窗垛(方便拆分)，1000mm為翼緣長度;

2、箭頭處在層高方向，只有梁與現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件鋼筋進行錨固，在其下的200mm窗垛與現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件之間沒有鋼筋連接，只有預(yù)制混凝土與現(xiàn)澆混凝土相連，咬合力不是很好，在地震作用時是薄弱部位，不會與邊緣構(gòu)件形成整體一起受力，不應(yīng)有安全問題。

3、當窗垛≧600mm時，可以做空心外隔墻，也能與現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件在交接處形成薄弱部位，不會與邊緣構(gòu)件形成整體一起受力，不應(yīng)有安全問題。

4、裝配式規(guī)范要求約束邊緣構(gòu)件部位宜現(xiàn)澆，且窗戶一般應(yīng)帶≧200的垛，所以留出200mm的混凝土垛也是出于此方面考慮。

第二種是，對于L型外墻翼緣長度可≧600mm，T型翼緣分長度可≧1000mm，翼緣端部頂著窗戶，如圖1-2所示。

圖2 剪力墻布置(2)

注：

1、1800mm為窗寬，1400mm為翼緣長度，其中600mm為現(xiàn)澆，400mm為預(yù)制：

2、梁帶外隔墻(含窗戶)與400mm剪力墻一起預(yù)制，再把鋼筋錨入600mm現(xiàn)澆混凝土中：

3、箭頭處在層高方向，與400mm預(yù)制邊緣構(gòu)件整體相連，由于開了很大的窗洞，在箭頭處是薄弱部位(地震作用時)，不會與邊緣構(gòu)件形成整體一起受力，不應(yīng)有安全問題。

(3)剪力墻與帶梁隔墻的連接，主要是滿足梁的錯固長度，在平面內(nèi)一般不會出現(xiàn)問題，因為往往暗柱留有400mm現(xiàn)澆(200厚墻)或者與暗柱一起預(yù)制：一字型剪力墻平面外側(cè)伸出的墻垛一般可取100mm(可能出現(xiàn)套筒個數(shù)太多，不好安裝。無論在剪力墻平面內(nèi)還是平面外，門垛或者窗垛≧200mm或者為0mm。當梁鋼筋錨固采用錨板的形式時，梁縱筋應(yīng)≦14mm(200厚剪力墻)。

(4)有時候梁帶墻一起預(yù)制，起重質(zhì)量過大，不得不把剪力墻的長度加大;

(5)有時候，門跺部位預(yù)制構(gòu)件長度太短，可以讓其與剪力墻一起預(yù)制，加大剪力墻長;

(6)剪力墻結(jié)構(gòu)中梁無論現(xiàn)澆預(yù)制，面筋一般一排2根鋼筋，最多做2排(現(xiàn)澆時，從理論上面筋可以放三根18，但施工時無法澆筑混凝土)。

(7)電井旁邊管線較多時，現(xiàn)澆部分厚度一般60~80mm，以80mm居多。

(8)盡量將柱子的截面尺寸一樣，模具不變，根數(shù)相同，直徑不相同。剪力墻與連梁也是一樣，根數(shù)一樣，直徑不一樣，側(cè)模不變。

(9)板跨6m以上用預(yù)應(yīng)力，效果比較好，才比較經(jīng)濟，主要是撓度。所以一棟房屋中，建議采用雙向疊合板(桁架鋼筋)+單項預(yù)應(yīng)力疊合板，這樣一般比較經(jīng)濟。

墻拆分：

裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中墻的拆分方法有很多，常規(guī)拆分方法如(1)~(6)所示，但也存在不少問題，本文分為三部分：第一部分為：墻常規(guī)拆分方法、第二部分為：分析問題與解決問題的拆分方法、一：墻常規(guī)拆分方法

(1)對于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，L，T形等外部或內(nèi)部剪力墻中墻身長度≧1000mm時，墻身(非陰影部分)一般預(yù)制，但其邊緣構(gòu)件處現(xiàn)澆(圖1~圖5中陰影部位)。外隔墻(帶梁)一般為預(yù)制，如圖3所示。

圖3 剪力墻工藝設(shè)計(1)

注：

1.邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆，基于以下因素設(shè)計：第一是受力的角度，邊緣構(gòu)件為重要受力部位，應(yīng)該現(xiàn)澆：第二，邊緣構(gòu)件兩端一般為梁的支座，梁鋼筋在此部位錨固，應(yīng)該做成現(xiàn)澆。

2.預(yù)制外墻比較短且全部都開窗或者門洞時，預(yù)制外墻可以與相鄰剪力墻的邊緣構(gòu)件(暗柱)一起預(yù)制.

將現(xiàn)澆部位向內(nèi)移。

3.如果預(yù)制長度太短，在滿足起吊總重量的前提下，該范圍的剪力墻可以與邊緣構(gòu)件及外隔墻帶梁一起預(yù)制，減少裝配構(gòu)件的個數(shù)。

(2)L、T形等形狀的外部或內(nèi)部剪力墻中暗柱長度范圍內(nèi)平面外沒有與之垂直相交的梁時，如果滿足起吊重量，此暗柱與相鄰的外隔墻(帶梁)、墻身進行預(yù)制，如圖4所示。

圖4 剪力墻工藝設(shè)計(2)

(3)外隔墻或內(nèi)隔墻垂直方向一側(cè)有剪力墻與之垂直相交時，如果滿足起吊重量，可將隔墻連成一塊，方便吊裝與施工，與剪力墻的連接如圖5所示。

圖5 剪力墻工藝設(shè)計(3)

(4)現(xiàn)場裝配的外部剪力墻設(shè)計時，圖6中暗柱區(qū)域現(xiàn)澆，此時尚存200mm長度的施工空間，現(xiàn)場施工困難，可采用圖7中的設(shè)計方法。

(5)電梯井、樓梯處的剪力墻宜現(xiàn)澆。

(6)剪力墻與帶梁隔墻的連接，主要是滿足梁的錨固長度，在平面內(nèi)一般不會出現(xiàn)問題，因為往往暗柱留有400mm現(xiàn)澆(200厚墻)或者與暗柱一起預(yù)制：一字型剪力墻平面外一側(cè)伸出的墻垛一般可取100mm，門垛≧200m，整體預(yù)制時可為0。無論在剪力墻平面內(nèi)還是平面外，門垛或者窗垛≧200mm或者為0(留刀把)。當梁鋼筋錨固采用錨板的形式時，梁縱筋應(yīng) 14mm(200厚剪力墻，平面外)。需要注意的是，現(xiàn)澆暗柱的位置可以在圖集規(guī)定的位置附近轉(zhuǎn)移。

二、分析問題與解決問題的拆分方法

(1)圖8中，梁帶隔墻中的外隔墻會直接傳力給下一層梁，并逐漸累加至以下幾層，實際受力與計算模型不符合，本工程在重新進行拆分時，將400mm長現(xiàn)澆部分轉(zhuǎn)移，剪力墻下面隔一定間距布置20mm厚墊塊，梁帶隔墻下不布置，很好的解決了以上問題，如圖9所示。

(2)圖10中樓梯間外墻采用現(xiàn)澆時，會導致施工周期延長，成本增加等，本工程在重新進行設(shè)計時，加大樓梯間相鄰板厚，讓預(yù)制樓梯梯段兩側(cè)的剪力墻全部為預(yù)制，很好的解決了以上問題，拆墻方法如圖11所示。

注：圖中虛線為預(yù)制梯段板范圍。

(3)預(yù)制化率不高

《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定構(gòu)造邊緣構(gòu)件可以采用"預(yù)制+構(gòu)造"的施工方法，經(jīng)相關(guān)的研究，把"XX技術(shù)"應(yīng)用到構(gòu)造邊緣構(gòu)件中，通過在預(yù)制剪力墻上開缺，能提高結(jié)構(gòu)預(yù)制化率，采用新的拆墻工藝設(shè)計原則后，墻拆如圖9、圖11~圖13所示。

注：

1.圖中現(xiàn)澆長度為700mm，是因為現(xiàn)澆段附近(預(yù)制部分)有垂直相交的梁帶隔墻，為了讓隔墻不留縫，人為加長了現(xiàn)澆段;

2.現(xiàn)澆段長度，有的產(chǎn)業(yè)化公司為了方便施工，取500mm，而不取400mm

圖13

注：邊緣構(gòu)件上開缺，用現(xiàn)澆混凝士與疊合梁進行連接。

板拆分

剪力墻結(jié)構(gòu)中板拆分

一、預(yù)制樓板平面布置圖

預(yù)制樓板平面布置如圖14所示。

二、拆板原則

根據(jù)供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)，板最大寬度只能做到2400mm，且本工程板厚≦40mm，盡量做成130mm.根據(jù)計算，當疊合板厚度取130mm(70預(yù)制+60現(xiàn)澆)，預(yù)應(yīng)力筋采用4.8mm螺旋肋鋼絲時，板最大長度一般不應(yīng)超過4800mm;

由于該剪力墻結(jié)構(gòu)中很少有次梁，基本上為大開間板且左右及上下板塊之間具有對成型，總結(jié)出如下拆板原則：

(1)當板短邊a=2400 ~ 4800，長邊b=a ~ 8000mm，一般以長邊為支座比較經(jīng)濟，板在安全的前提下，讓力流的傳遞途徑短，這樣比較節(jié)省。在拆分時，由于剪力墻結(jié)構(gòu)中除了走廊，其它開間很少有>8000mm，所以一般每塊板的寬度可為：b/2或b/3，在滿足板寬≦2400時盡量讓板塊更少：如圖15所示。

(2)當板短邊長在1200mm-2400mm，長邊很長時，則可以以長邊為支座，預(yù)應(yīng)力能沿著板長跨方向，但不伸入梁中，板受力鋼筋沿著短方向布置。如圖16所示。

(3)當短邊尺寸≦400mm，長邊尺寸≦4800mm時，此時可以布置一塊單獨的單向預(yù)應(yīng)力板，但板四周都是梁時，可以以長邊為支座，讓力流的傳遞途徑短，這樣比較節(jié)省，如圖17所示。當四周支座有剪力墻與梁時，應(yīng)該讓支座盡量為剪力墻，這樣傳力直接，能增加結(jié)構(gòu)的安全性，如圖18所示。

(4)拆分板時，盡量避免隔墻在板拼裝縫處。

在實際工程中，當允許板厚(預(yù)制+現(xiàn)澆)可以做到160-180mm時，在板寬

≦2400mm時，板的最大跨度可以做到7.0m左右(板連續(xù))，此處拆板原則會與以上原則有很大的不同，一般可以以"短邊"為支座，能減小拆分板的個數(shù)，減小生產(chǎn)、運輸及裝配時的成本。不同的產(chǎn)業(yè)化公司有不同的拆板原則，某產(chǎn)業(yè)化公司拆板時，以2400mm與1100mm寬的單向預(yù)應(yīng)力疊合板為模數(shù)，外加寬度為2000mm左右1-2種機動板寬，板側(cè)鉸縫連接板規(guī)格可為200mm或300mm，盡量密拼，總板厚為130mm-180mm，最大跨度不超過7.2m(板連續(xù)時)，則拆板原則又和以上拆板原則有很大不同，一般以短邊為支座，最好的辦法是建筑戶型尺寸應(yīng)進行模塊化設(shè)計，盡量與拆板原則一致，方便拆板、生產(chǎn)及裝配。

其它(大雜燴)

1. 兩個垂直相交次梁拆分時，一般一級次梁現(xiàn)澆。如果采用該梁垂直部分預(yù)留后澆段，則需要預(yù)留套筒或者甩鋼筋，一般不用后者，除非預(yù)制次梁跨度較大。

2. 拆分時，傳力是否與計算假定相符合，少出現(xiàn)連續(xù)傳力或者傳力說不清的情況。

3. 空調(diào)板上不適宜有預(yù)制墻，可以采用百葉，

4. 板跨度大于4.5m時，重點算撓度和裂縫;

5. 磨具大小應(yīng)該比設(shè)計時小2-3mm;

6. 脫模時強度應(yīng)≧15N/mm2，出貨日強度應(yīng)≧30N/mm2;

7. 柱子比較密時，允許現(xiàn)澆;

8. 板搭接長度宜取10mm，考慮制作誤差;

9. 與電梯井相鄰的梁，一般可以不做，用厚板傳遞水平力(做虛梁)

10. 樓梯間在梯梁位置一般向外移300：

11. 當拆外墻時，如果某些部位外隔墻要留出20mm的縫，可以做疊合梁，隔墻用磚墻砌筑，具體的情況應(yīng)具體分析，而不應(yīng)純粹為了追求預(yù)制化率，造成使用上的不便，受力不明確及浪費：

12. 裝配式結(jié)構(gòu)中，梁帶隔墻在小震作用下受力模型很不明確，可能剛度很大。加上上一層的梁帶隔墻，隔墻下會灌漿，相同的材料親且沒有采用弱連接，又形成整體，受力很不明確。

13.裝配式結(jié)構(gòu)有兩個技術(shù)關(guān)鍵：一是構(gòu)件連接的等效原則：二是構(gòu)件拆分的協(xié)調(diào)原則。等效原則：裝配式化建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與現(xiàn)澆建筑沒有原則上的區(qū)別，一般情況下是按照現(xiàn)澆鋼筋混凝土設(shè)計好后再進行拆分，關(guān)鍵技術(shù)是在哪里拆分，拆分后的構(gòu)件怎樣連接，裝配式化的結(jié)構(gòu)效應(yīng)必須與現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)效應(yīng)相等。協(xié)調(diào)原則：裝配式化建筑的拆分不僅僅要考慮結(jié)構(gòu)上的要求，還要考慮建筑的要求、制作、運輸和安裝條件以及其他環(huán)節(jié)的要求。

14建筑應(yīng)進行模塊化，方便拆分墻與板。

15.外墻一般做外頁板+保溫，外墻如果預(yù)制，則內(nèi)部的剪力墻長度不長時，應(yīng)現(xiàn)澆。

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