《疊合板式混凝土剪力墻結構技術規程(DB33/T 1120—2016)》編制說明

李志飚,陳 力,金 星

(1.浙江省建筑設計研究院,浙江 杭州 310006；2.浙江寶業住宅產業化有限公司,浙江 紹興 312030)

疊合剪力墻[1]是工廠生產的由兩側混凝土板和鋼筋桁架組成的內含空腔構件,現場安裝就位后在空腔內澆筑混凝土,形成的預制和現澆混凝土整體受力,共同承受豎向和水平荷載的混凝土墻體。疊合剪力墻構造見圖1。疊合剪力墻中在工廠制作的兩側混凝土板稱為疊合剪力墻的預制板,預制板內布置有水平和豎向鋼筋以及預埋件(斜支撐安裝預埋管、吊環等)。疊合剪力墻在工廠生產的部分機械化程度高,現場施工時疊合剪力墻接縫連接可靠,質量可控,安裝和混凝土澆筑方便,是符合裝配式混凝土結構要求的部件。為研究疊合剪力墻受力性能,開展了疊合剪力墻低周反復水平荷載試驗[2-3],結果表明疊合剪力墻的預制部分與現澆部分混凝土粘結良好,能有效共同工作,未觀察到疊合面出現裂縫,故認為疊合剪力墻的抗震性能與現澆混凝土墻相似。

1—預制部分；2—鋼筋桁架；3—現澆部分。圖1 疊合剪力墻構造

疊合板式混凝土剪力墻結構是豎向構件全部或部分采用疊合剪力墻的剪力墻結構,屬于裝配整體式混凝土結構。疊合板式混凝土剪力墻結構中樓板宜采用疊合樓板,也可采用現澆樓板。梁可采用疊合梁,也可采用現澆混凝土梁。近年來,疊合板式混凝土剪力墻結構在浙江省已有一些成功的工程應用,為規范疊合板式混凝土剪力墻結構設計與施工,在廣泛調研、系統總結工程經驗的基礎上,根據現行國家、行業和地方標準的相關規定,編制的浙江省工程建設地方標準《疊合板式混凝土剪力墻結構技術規程(DB33/T 1120—2016)》(以下簡稱“規程”或“本規程”)已于2016年9月施行,為方便工程技術人員更好地理解、掌握和應用該規程,本文結合規程的相關條文簡要介紹了規程的適用范圍,重點闡述了規程的主要內容,以及編制過程中的一些思考。

1 規程的適用范圍

規程適用于疊合板式混凝土剪力墻結構的設計與施工。當剪力墻結構中全部或部分剪力墻采用疊合剪力墻時,應符合本規程的相關規定；當剪力墻結構中全部或部分剪力墻采用預制混凝土剪力墻時,設計與施工應符合現行行業標準《裝配式混凝土結構技術規程(JGJ 1—2014)》[4]的規定。

基于已有的試驗研究、理論分析和工程實踐,本規程規定疊合板式混凝土剪力墻結構房屋的最大適用高度應符合表1的規定,待工程實踐經驗和試驗研究成果更加豐富后適時修訂調整。

表1 疊合板式混凝土剪力墻結構房屋的最大適用高度

注：房屋高度指室外地面到主要屋面的高度,不包括局部突出屋頂的部分。

疊合板式混凝土剪力墻結構,當其房屋高度、規則性等超過本規程的規定時,應按國家現行標準《建筑抗震設計規范(GB 50011—2010)》和《高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ 3—2010)》規定的結構抗震性能設計方法進行補充分析和論證。本規程不適用于框支剪力墻結構、大底盤多塔樓結構、錯層結構、連體結構等復雜高層的結構設計。

2 規程的主要內容

規程明確了疊合板式混凝土剪力墻結構設計的基本規定,規定了疊合剪力墻截面設計和連接設計,規范了鋼筋桁架疊合樓板的設計要求,規程還對疊合板式混凝土剪力墻結構施工進行了規定,規程內容系統完整,針對性和可操作性強。規程包含總則、術語和符號、材料、結構設計基本規定,以及疊合剪力墻設計、疊合樓蓋設計、施工等內容。結合規程條文,本文主要對材料和結構設計基本規定、疊合剪力墻設計、疊合樓蓋設計等內容進行介紹。

2.1 材料和結構設計基本規定

基于規程的適用范圍和浙江省工程實際,工程中疊合剪力墻厚度一般不大于250 mm,兩側預制板間的空腔凈距常取100 mm的最小值,為保證空腔內和接縫處混凝土澆筑質量,空腔內以及邊緣構件現場澆筑的混凝土宜采用自密實混凝土；當采用普通混凝土時,混凝土粗骨料最大粒徑不應大于25 mm。

疊合板式混凝土剪力墻結構宜采用大開間、大進深的平面布置,設計應優化剪力墻布置位置,減少內部剪力墻的數量,根據疊合板式混凝土剪力墻結構的構造和受力特點,規程提出了更加嚴格的結構布置要求,即平面規則性要符合現行行業標準《裝配式混凝土結構技術規程(JGJ 1—2014)》中抗震設防烈度8度的規定；在具有偶然偏心的規定水平力作用下,樓層兩端抗側力構件彈性水平位移或層間位移的最大值與平均值的比值不宜大于1.2,不應大于1.4；結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比,不應大于0.85；屋蓋和地下室頂板應采用現澆混凝土樓蓋；疊合板式混凝土剪力墻結構的底部加強部位及相鄰上一層宜采用現澆混凝土剪力墻。

規程明確了疊合板式混凝土剪力墻結構的整體結構分析原則。雖然疊合剪力墻存在水平接縫及豎向接縫,但通過控制水平接縫寬度，合理設置豎向接縫位置以及設置接縫連接鋼筋等措施,結合現有試驗研究成果,規程明確疊合板式混凝土剪力墻結構可采用與現澆混凝土剪力墻結構相同的方法進行結構分析,分析時剪力墻厚度取疊合剪力墻的厚度。對同一層內既有現澆混凝土墻肢又有疊合剪力墻墻肢的疊合板式混凝土剪力墻結構,水平地震作用下現澆混凝土墻肢彎矩值和剪力值宜適當放大,即乘以不小于1.1的增大系數。規程對樓層層間最大水平位移與層高之比的限值提出了更加嚴格的要求,即按照彈性方法計算的風荷載或多遇地震標準值作用下的樓層層間最大水平位移與層高之比不宜大于1/1 100。

疊合板式混凝土剪力墻結構的抗震等級的確定與現行標準有所區別。疊合板式混凝土剪力墻結構構件應根據設防分類、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級。結合疊合板式混凝土剪力墻結構房屋的最大適用高度以及相關標準的規定,丙類疊合板式混凝土剪力墻結構的抗震等級應按表2確定。

表2 丙類疊合板式混凝土剪力墻結構的抗震等級

注：接近或等于高度分界時,應結合房屋不規則程度及場地、地基條件適當確定抗震等級。

2.2 疊合剪力墻設計

規程給出了疊合剪力墻設計的基本要求。為避免疊合剪力墻的預制板在制作、運輸和施工中損壞,保證疊合剪力墻的工程質量,疊合剪力墻預制板厚度不應小于50 mm,疊合剪力墻的墻肢厚度不應小于200 mm。為保證疊合剪力墻整體受力性能,規程規定應在疊合剪力墻的端部和洞口兩側設置現澆混凝土邊緣構件,對于聯肢剪力墻,洞口邊的構造邊緣構件,可采用部分預制和部分現澆的疊合形式,相應的連梁也采用兩側在工廠預制,空腔內現場澆筑的構造。

規程明確了疊合剪力墻截面設計的內容。疊合剪力墻應進行偏心受壓正截面受壓承載力、偏心受拉正截面受拉承載力、偏心受壓和偏心受拉斜截面受剪承載力計算,計算方法與現澆混凝土剪力墻相同,墻厚度取疊合剪力墻的厚度,計算中一般不考慮疊合剪力墻中桁架鋼筋的作用。結構整體分析采用墻單元時,可得到剪力墻各墻肢的內力；平面形狀復雜的剪力墻(如T形或L形剪力墻)截面配筋設計時,一般先將其合理地劃分為若干矩形截面墻肢,每段墻肢分別按其內力進行配筋計算,并在滿足構造要求的基礎上配置豎向、水平分布鋼筋和端部縱向鋼筋。圖2中疊合剪力墻約束邊緣構件陰影區域的混凝土應現澆,圖3中構造邊緣構件的混凝土宜現澆。規程對疊合剪力墻中鋼筋桁架的設置提出了要求,即鋼筋桁架應滿足運輸、吊裝和空腔內混凝土澆筑施工的要求,鋼筋桁架中心間距不應大于400 mm,距疊合剪力墻預制板邊的水平距離不宜大于200 mm,見圖1。

1—現澆段；2—疊合剪力墻。圖2 約束邊緣構件長度范圍

1—現澆段；2—疊合剪力墻。圖3 構造邊緣構件范圍

疊合剪力墻接縫的連接設計是疊合剪力墻設計的重要內容,規程規定疊合剪力墻之間的豎向連接應在樓面標高處,水平連接應在受力較小的部位。為保證接縫處現澆混凝土質量和疊合剪力墻的受力性能,疊合剪力墻的水平接縫高度不應小于50 mm,也不宜大于70 mm；水平接縫處應設置豎向連接鋼筋,連接鋼筋應通過計算確定,規程給出了偏心受壓截面疊合剪力墻墻肢的水平接縫處正截面承載力計算方法,連接鋼筋的間距不應大于疊合剪力墻的預制板中豎向分布鋼筋的間距,直徑不應小于預制板中豎向分布鋼筋的直徑,錨固長度應符合相關規定,疊合剪力墻水平接縫連接鋼筋構造見圖4。疊合剪力墻的水平接縫是影響結構受力性能的重要部位,應避免在接縫處發生剪切破壞,實現接縫強連接,規程中水平接縫抗剪承載力驗算時,水平接縫處剪力增大系數取1.1。為保證疊合剪力墻的豎向接縫處預制和現澆混凝土的連接質量,豎向接縫處宜設置現澆混凝土邊緣構件,也可設置寬度不小于墻肢厚度且不小于400 mm的混凝土現澆段,現澆墻段內應配置豎向分布鋼筋。疊合剪力墻豎向接縫處應設置水平接縫連接鋼筋,連接鋼筋的間距宜與疊合剪力墻的預制板中水平分布鋼筋的間距相同,直徑不應小于預制板中水平分布鋼筋的直徑,錨固長度應符合相關規定。

1—下層疊合剪力墻；2—上層疊合剪力墻；3—豎向連接鋼筋。圖4 豎向連接鋼筋構造

2.3 疊合樓蓋設計

規程規范了疊合樓蓋設計的要求。疊合板式混凝土剪力墻結構的樓蓋宜采用疊合樓蓋。樓板宜采用疊合樓板,梁宜采用疊合梁,也可采用現澆混凝土梁。疊合受彎構件應根據底部預制構件的剛度、承載力和實際工程情況,確定施工階段是否設置臨時支撐；施工階段未設置臨時支撐的疊合受彎構件,應對底部預制構件及澆筑混凝土后的疊合構件進行施工階段和使用階段計算?；诓捎梅蛛x式接縫的疊合樓板的受力性狀[5],規程明確了疊合樓板的預制板之間采用分離式接縫時的設計方法,即一般情況下按單向板設計,當施工階段設置可靠支撐且疊合樓板的后澆混凝土疊合層厚度不小于預制板厚度兩倍時,可按雙向板設計。疊合樓板的預制板之間采用分離式接縫按單向板設計,或采用整體式接縫按雙向板設計時,可考慮鋼筋桁架上、下弦鋼筋的作用。

疊合樓板按雙向板設計時,疊合樓板的預制板之間的接縫宜設置在疊合樓板的次要受力方向和彎矩較小處。規程提出了采用分離式接縫的疊合樓板按雙向板設計的設計方法,即接縫處緊鄰預制板頂面應設置垂直于板縫的附加鋼筋,附加鋼筋的保護層厚度不應小于15 mm； 附加鋼筋面積應通過計算確定,計算附加鋼筋面積時板厚可取后澆混凝土疊合層厚度；附加鋼筋直徑不宜小于8 mm,間距不宜大于200 mm；平行于接縫應布置不少于3根構造鋼筋,直徑不宜小于8 mm,間距不宜大于250 mm,圖5為采用分離式接縫的疊合樓板按雙向板設計的接縫構造示意。

1—預制板；2—附加鋼筋；3—后澆混凝土疊合層；4—分布鋼筋。圖5 疊合樓板接縫構造示意

3 結 語

浙江省工程建設地方標準《疊合板式混凝土剪力墻結構技術規程(DB33/T 1120—2016)》以國家現行相關標準為依據,結合試驗研究和工程實踐進行編制,給出了規程的適用范圍、材料要求和結構設計基本規定,明確了疊合板式混凝土剪力墻結構可采用與現澆混凝土剪力墻結構相同的方法進行結構分析,提出了疊合剪力墻截面設計和連接設計要求,

規范了鋼筋桁架混凝土疊合樓板設計,提出了采用分離式接縫的疊合樓板按雙向板設計的設計方法,內容系統完整,可操作性強?！动B合板式混凝土剪力墻結構技術規程(DB33/T 1120—2016)》的發布和施行,對規范浙江省疊合板式混凝土剪力墻結構應用,保證工程質量,推進裝配式建筑發展具有重要意義。

[1] 浙江寶業住宅產業化有限公司,中國聯合工程公司,浙江省建筑設計研究院.DB33/T 1120—2016 疊合板式混凝土剪力墻結構技術規程[S] . 北京:中國計劃出版社,2016．

[2] 蔣慶,葉獻國, 種迅. 疊合板式剪力墻的力學計算模型[J]. 土木工程學報, 2012, 45(1):8-12．

[3] 葉燕華,孫銳,薛洲海,等. 預制墻板內現澆自密實混凝土疊合剪力墻抗震性能試驗研究 [J]. 建筑結構學報, 2014, 35(7):138-144．

[4] 中國建筑標準設計研究院,中國建筑科學研究院.JGJ 1—2014 裝配式混凝土結構技術規程[S] . 北京:中國建筑工業出版社,2014．

[5] 瞿偉,張偉林,沈小璞. 拼接疊合樓板抗彎性能研究[J].安徽建筑大學學報, 2015,23(1)：6-13．