裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)接縫連接的研究

(山東科技大學(xué) 266590)

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)接縫連接的研究

李曉霞 李雪薇

(山東科技大學(xué) 266590)

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)是目前裝配式結(jié)構(gòu)中廣泛使用的結(jié)構(gòu)體系，本文就目前常用的幾種剪力墻結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了介紹。剪力墻接縫連接是整個(gè)體系最薄弱的環(huán)節(jié)，所以就國(guó)內(nèi)現(xiàn)在常用的節(jié)點(diǎn)連接方式也做了詳細(xì)介紹，本文還列出了接縫連接的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究奠定理論基礎(chǔ)。

裝配式剪力墻；節(jié)點(diǎn)；接縫

1. 緒論

近年來，我國(guó)大力推廣建筑工業(yè)化，裝配式結(jié)構(gòu)再一次進(jìn)入了人們的視野。裝配式結(jié)構(gòu)是指將建筑構(gòu)件，如梁、柱、墻、樓梯、陽(yáng)臺(tái)等建筑構(gòu)件在工廠加工完成后，運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝安裝的建筑。由于這種建筑形式的建筑構(gòu)件在工廠完成，大大加快了建筑施工進(jìn)度，施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的建筑垃圾較少，而且對(duì)于施工人員的專業(yè)技術(shù)水平要求較低，這些優(yōu)點(diǎn)正符合我國(guó)綠色建筑的主題。

剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑常用的的結(jié)構(gòu)形式，是重要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，能夠抵抗水平荷載，其中包括風(fēng)荷載和地震作用，同時(shí)還承擔(dān)豎向荷載的作用，是結(jié)構(gòu)剛度的主要貢獻(xiàn)者。剪力墻結(jié)構(gòu)還衍生出了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)都在高層結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外興起了對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)研究的熱情，使剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更為普遍。從國(guó)內(nèi)外的研究方向和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看，在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中，各預(yù)制構(gòu)件之間拼接縫的可靠連接是保證其整體性和抗震性能的關(guān)鍵。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中存在著大量的水平接縫、豎向接縫和節(jié)點(diǎn)，將各個(gè)預(yù)制構(gòu)件連接成整體，使結(jié)構(gòu)整體具有足夠的承受外部荷載的能力、剛度和延性，能夠抗震、抗風(fēng)以及抗偶然荷載。因此，設(shè)計(jì)合理、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便的接縫和節(jié)點(diǎn)是裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)關(guān)鍵，也決定該結(jié)構(gòu)形式能否進(jìn)一步的推廣。

2. 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)常用的結(jié)構(gòu)體系有裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配式框架-剪力墻（核心筒）結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)中的承重體系可以是全預(yù)制的，也可以是預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合。根據(jù)這個(gè)原理，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)可以分為全預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、疊合式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)和多層剪力墻結(jié)構(gòu)（又稱預(yù)制裝配式大板結(jié)構(gòu)）。

全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)的全部墻體采用預(yù)制墻板，樓板采用預(yù)制疊合樓板。預(yù)制墻體之間的拼接縫可以基本等同或稍低于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)滿足拼接縫的承載力以及變形能力的要求。一般，預(yù)制剪力墻之間的拼接縫采用濕式連接，水平縫可采用套筒灌漿連接、漿錨搭接連接或底部預(yù)留后郊區(qū)鋼筋搭接連接等形式。該結(jié)構(gòu)形式主要用于高層建筑中。由于該結(jié)構(gòu)的的預(yù)制化程度高，拼接縫的連接構(gòu)造施工復(fù)雜，難度大，在地震區(qū)的推廣還需進(jìn)一步地研究。

疊合式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)指的是墻體和樓板都采用疊合式的，并且還要配以現(xiàn)澆的混凝土剪力墻、梁、板等構(gòu)件共同構(gòu)成裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)。目前，該結(jié)構(gòu)的相比較其他結(jié)構(gòu)比較實(shí)用，在北京萬(wàn)科的工程中已經(jīng)作為示范應(yīng)用。由于該結(jié)構(gòu)較大一部分現(xiàn)澆，與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的性能類似，適用性好；預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)等又充分發(fā)揮了預(yù)制結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

多層剪力墻結(jié)構(gòu)（預(yù)制裝配式大板結(jié)構(gòu)）是一種適當(dāng)降低性能的的剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)合日本以及上世紀(jì)我國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，為了適應(yīng)我國(guó)城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)的需求發(fā)展起來的預(yù)制裝配式大板建筑結(jié)構(gòu)。

3. 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接成整體主要是依靠節(jié)點(diǎn)以及拼接縫的連接。只有通過合理的設(shè)計(jì)與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，才能保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使結(jié)構(gòu)具有與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相近的承載力、剛性以及延性，抵抗風(fēng)荷載、地震荷載。在保證滿足結(jié)構(gòu)整體受力穩(wěn)定的前提下，節(jié)點(diǎn)和連接要求盡量簡(jiǎn)單、力的傳遞應(yīng)由可靠的路徑向下傳遞。節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則。

從裝配式結(jié)構(gòu)的施工方法來看，預(yù)制混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的連接方式分為濕式連接和干式連接兩種。濕式連接是指在兩構(gòu)件的鋼筋連接之后，在其之間澆筑混凝土或灌漿材料；干式連接則是指構(gòu)件連接后，植入鋼板或其他鋼構(gòu)件通過螺栓連接或焊接，使結(jié)構(gòu)連接成整體。兩者相比較，干式連接的結(jié)構(gòu)整體性更為松散，具有較高的能量耗散能力；濕式連接的延性較好，但在梁柱連接處的必須有適當(dāng)?shù)匿摻罴訌?qiáng)措施。

對(duì)于預(yù)制裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)件之間的連接，一般采用濕式連接，那么主要就要考慮連接處鋼筋的加強(qiáng)構(gòu)造措施，目前常用的鋼筋的加固連接方式主要有以下兩種：

套筒連接技術(shù)：將要連接的鋼筋插入帶有凹凸槽的高強(qiáng)套筒內(nèi)，然后從外部注入

高強(qiáng)灌漿料。這種連接方式是通過套筒內(nèi)的凹凸槽、變形鋼筋外側(cè)的螺紋及其之間的漿料之間的摩擦進(jìn)行傳力的。最新的套筒連接方式是將套筒一端的鋼筋在工廠通過螺紋完成與之連接，另一端則是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行灌漿連接。錢稼茹等采用套筒連接得方式對(duì)預(yù)制剪力墻的豎向鋼筋進(jìn)行連接，并與現(xiàn)澆剪力墻進(jìn)行抗震性能的對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明二者破壞形態(tài)相同［42］。

2. 漿錨連接技術(shù)：將搭接鋼筋拉開一定的距離，連接鋼筋的拉力就通過剪力傳遞給灌漿料，再傳遞到灌漿料和周圍混凝土之間的界面。趙培就漿錨連接技術(shù)，研究了不同配筋率對(duì)鋼筋搭接長(zhǎng)度影響的試驗(yàn)研究，得出了搭接鋼筋配置螺旋箍筋約束可有效降低其長(zhǎng)度的結(jié)論。

4. 鋼筋接縫的施工工藝

預(yù)制構(gòu)件本身在連接部位預(yù)留插孔（豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件），通過與完成結(jié)構(gòu)層預(yù)留鋼筋連接形成整體結(jié)構(gòu)，并通過構(gòu)件內(nèi)部預(yù)留管腔壓力灌入高標(biāo)號(hào)水泥漿，使連接部位的鋼筋被高標(biāo)號(hào)水泥包裹，各個(gè)豎向構(gòu)件（墻與墻、柱與墻）間通過現(xiàn)澆壁柱相連。水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件的連接方式為構(gòu)件的預(yù)留水平鋼筋先連接，現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土使其成為整體結(jié)構(gòu)。

節(jié)點(diǎn)構(gòu)造可分為兩種：1. 豎向構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)。豎向構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)為彈性節(jié)點(diǎn)；2. 豎向與水平板之間的節(jié)點(diǎn)。豎向構(gòu)件與水平板之間通過打底灰連接，而豎向構(gòu)件內(nèi)部預(yù)留管腔，則是通過壓入高標(biāo)號(hào)水泥，使連接部位的鋼筋被高標(biāo)號(hào)水泥握裹，稱之為壓力灌漿。壓力灌漿施工為以下幾步：

柱子吊裝完第二天開始?jí)簼{，水泥灰要用清潔水?dāng)嚢瑁乙褂茫豢墒褂靡郧笆Ｏ碌模?5kg的水泥灰調(diào)以3.2-3.6L水，攪灰器攪拌 3-5分鐘，且必須在30-45分鐘內(nèi)使用完畢；

2. 攪拌完畢后，檢測(cè)已經(jīng)調(diào)配好的灰塌落度是否滿足要求；

3. 達(dá)到規(guī)定的要求后，將水泥漿用壓力灌漿機(jī)灌入柱內(nèi)，直到柱子上面預(yù)留洞口流出水泥漿，即為灌滿，馬上用橡皮塞堵嚴(yán)即可。預(yù)制構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)按照?qǐng)D紙所示進(jìn)行插鋼筋，再封上模板，在上一層的平板裝完成后，最后灌注水泥漿。

裝配式剪力墻的接縫設(shè)計(jì)原則

預(yù)制墻板的配筋除了要滿足現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)范之外，對(duì)于剪力墻、連梁和邊緣構(gòu)件還應(yīng)該符合以下規(guī)定：

1. 預(yù)制墻板鋼筋宜采用機(jī)械錨固措施，鋼筋錨固長(zhǎng)度的折減系數(shù)不小于0.65；預(yù)制構(gòu)件端部的水平鋼筋采用彎鉤和螺栓錨頭的做法，豎向鋼筋采用螺栓錨頭和端部貼焊錨固鋼筋的做法；當(dāng)采用機(jī)械錨固措施時(shí)，連梁的縱向受力鋼筋水平段的錨固長(zhǎng)度不小于400mm；

2. 在構(gòu)造合理、制作簡(jiǎn)單與安裝方便的要求下，墻板預(yù)制鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)適當(dāng)增加；縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不少于20mm，且不小于鋼筋直徑的較大值。

3. 預(yù)制墻體豎向鋼筋與水平分布筋的配筋率，抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)時(shí)不低于0.25%，抗震等級(jí)為四級(jí)時(shí)不低于0.20%；分布鋼筋直徑不少于8mm，同時(shí)不超過墻板厚度的1/10；分布鋼筋的間距不超過200mm。

4. 展望

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展推動(dòng)了我國(guó)建筑工業(yè)化的進(jìn)程，但是要使裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在我國(guó)廣泛使用，還需相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的不斷探索創(chuàng)新，解決裝配式剪力墻的接縫連接薄弱問題，不斷推陳出新，提出新的節(jié)點(diǎn)連接形式。

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1007-6344（2017）04-0136-01