新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究
關(guān)鍵詞:混泥土剪力墻; 復(fù)合結(jié)構(gòu); 構(gòu)件
復(fù)合結(jié)構(gòu)體系是一種全新的結(jié)構(gòu)體系,研究它的初衷是為了替代磚混結(jié)構(gòu),達(dá)到節(jié)約能源,節(jié)約耕地的目的。任何一個(gè)新的住宅體系,從其創(chuàng)立到推廣,應(yīng)用到發(fā)展,必須有充足的理論和試驗(yàn)做支撐,必須解決從設(shè)計(jì)到施工中的一系列問(wèn)題。文章將從新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu),復(fù)合結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)理念和 復(fù)合墻板的施工研究以及應(yīng)注意的問(wèn)題四方面,來(lái)研究新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
一、復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系及新型建筑體系
(一)復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系
復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系屬于屬于剪力墻結(jié)構(gòu)。復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系是由復(fù)合結(jié)構(gòu)墻體、裝配整體式樓蓋或現(xiàn)澆樓蓋、后澆邊緣構(gòu)件連接而成的裝配整體式結(jié)構(gòu)體系或整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系。復(fù)合結(jié)構(gòu)體系適用于住宅建筑或縱橫墻較多的公共建筑。在8 度及8 度以下地震設(shè)防區(qū)建造時(shí),房屋高度不宜高于36 米;在地震設(shè)防烈度為8 度的IV 類(lèi)場(chǎng)地建造時(shí),高度不宜高于25 米,層高不宜大于3 米。該結(jié)構(gòu)體系可用底部大開(kāi)間墻肢支撐上部小開(kāi)間的墻肢結(jié)構(gòu)。該體系房屋可以設(shè)置地下室,但是底部大開(kāi)間墻肢結(jié)構(gòu)應(yīng)采取加強(qiáng)措施,復(fù)合墻板可設(shè)加強(qiáng)用的構(gòu)造墻框柱和構(gòu)造墻中柱。
(二)新型建筑體系--鋼筋混凝土墻體系
鋼筋混凝土墻體系一般用于高層建筑結(jié)構(gòu),以承受墻體平面內(nèi)的水平荷載為主。它分屬于兩種結(jié)構(gòu)體系--框架-剪力墻體系和剪力墻體系。框架-剪力墻體系由鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土抗側(cè)力墻體兩部分組成。前者主要承受豎向荷載,后者主要承受水平荷載??蚣芗袅Y(jié)構(gòu)體系最大適用高度,當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為6 度時(shí)限高130 米;當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為7 度時(shí)限高120 米;當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為8 度時(shí)限高100 米。適用做高層住宅及辦公樓。目前在高層住宅、辦公樓中采用較多,缺點(diǎn)是室內(nèi)露梁、柱,而且要達(dá)到65%節(jié)能設(shè)計(jì)尚無(wú)可靠方法。剪力墻體系一般多采用橫墻承重方案,也可采用縱橫墻承重方案,在橫墻承重方案中縱向亦應(yīng)有較為堅(jiān)強(qiáng)的抗側(cè)力墻體,以抵抗縱向水平荷載,故一般將內(nèi)縱墻按承重墻處理。同時(shí),為了提高建筑物的抗側(cè)力強(qiáng)度與剛度,宜將所有抗側(cè)力墻體沿縱橫向?qū)φ?、拉通。剪力墻體系中一個(gè)重要問(wèn)題是開(kāi)設(shè)門(mén)窗或其它洞口的問(wèn)題。在抗側(cè)力墻上不可避免地要開(kāi)設(shè)洞口,如果洞口的大小和位置不合理,會(huì)導(dǎo)致抗側(cè)力墻體乃至整個(gè)建筑物剛度的過(guò)大削弱。
二、復(fù)合結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)理念
(一)輕質(zhì)高強(qiáng)理念。在住宅及辦公類(lèi)建筑中,過(guò)去的傳統(tǒng)建筑80%以上采用磚混結(jié)構(gòu),其重量為180KN/㎡~200KN/㎡。而一般活荷載(使用荷載)僅為20KN/㎡,占全部建筑重量的1/9-1/10。這就意謂材料性能的90%,左右為自身重量所消耗,于是造成了材料極大浪費(fèi)。而一般承重砌體常用Mu10 磚,M7.5 水泥砂漿砌筑。其軸心抗壓強(qiáng)度為1.79MPa,復(fù)合結(jié)構(gòu)體系采用混凝土,其常用標(biāo)號(hào)≥C25,以C25 混凝土為例,其軸心抗壓強(qiáng)度為11.9Mpa。是前者的7.5 倍,因此,必將大大提高材料的使用效能及安全度。
(二)焊接鋼筋網(wǎng)是國(guó)際上推行的做法,美國(guó)CAI 規(guī)范規(guī)定,凡采用焊接鋼筋網(wǎng)(光面或變形的)配筋率可以降低,其規(guī)定如下:
豎向鋼筋面積與混凝土毛面積之比的最小比值規(guī)定如下:
(1)對(duì)于規(guī)定的屈服強(qiáng)度不小于400 Mpa,號(hào)數(shù)不大于15 號(hào)的變形鋼筋,最小比值為0.0012;
(2)對(duì)于其它的變形鋼筋,最小比值為0.0015;
(3)對(duì)于不大于W31 或D31 的焊接鋼絲網(wǎng)(光面的或變形的),最小比值為0.0012。
水平鋼筋面積與混凝土毛面積的最小比值規(guī)定如下:
(1)對(duì)于規(guī)定的屈服強(qiáng)度不小于400 Mpa,號(hào)數(shù)不大于15 號(hào)的變形鋼筋,最小值為0.0020;
(2)對(duì)于其它的變形鋼筋,為0.0025;
(3)對(duì)于不大于W31 或D311 的焊接鋼絲網(wǎng)(光面的或變形的),最小比值為0.0020。
三、復(fù)合墻板的施工研究
復(fù)合墻板的施工可采取一側(cè)(較薄)預(yù)制一側(cè)現(xiàn)澆、兩側(cè)同時(shí)現(xiàn)澆、兩側(cè)全預(yù)制的施工工藝,研究它的施工工藝是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵,每個(gè)工程都應(yīng)抽取有代表性的墻板按照技術(shù)方案進(jìn)行樣板試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后方可正式施工。
(一)一側(cè)(較?。╊A(yù)制一側(cè)現(xiàn)澆施工工藝如下:
(1)預(yù)制場(chǎng)地的平整、硬化;
(2)網(wǎng)架板混凝土較薄一側(cè)向上,水平置于預(yù)制場(chǎng)地中;
(3)保溫層的襯墊(防止保溫層位移)和邊模的支設(shè);
(4)(低流動(dòng)性)混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù);
(5)墻板邊緣構(gòu)件(暗柱)鋼筋綁扎和安裝;
(6)預(yù)制板的吊裝、就位、節(jié)點(diǎn)連接錨筋綁扎;
(7)現(xiàn)澆側(cè)模板支設(shè)與預(yù)制側(cè)加固;
(8)墻板現(xiàn)澆側(cè)及其邊緣構(gòu)件混凝土(自密性)的澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)。
(二)兩側(cè)同時(shí)現(xiàn)澆施工工藝如下:
(1)網(wǎng)架板兩側(cè)用以固定保溫層位置的卡具的制作與安裝;
(2)墻板邊緣構(gòu)件(暗柱)鋼筋綁扎和安裝;
(3)網(wǎng)架板的吊裝、就位、 節(jié)點(diǎn)連接錨筋綁扎;
(4)模板支設(shè);
(5)復(fù)合墻板兩側(cè)及其邊緣構(gòu)混凝土(自密性)的澆筑。
(三)兩側(cè)全預(yù)制施工工藝如下:
(1)預(yù)制場(chǎng)地的平整、硬化;
(2)復(fù)合墻板兩側(cè)混凝土水平方式澆筑(可以同時(shí)進(jìn)行,也可一側(cè)完畢后進(jìn)行下一側(cè));
(3)復(fù)合墻板緣構(gòu)件(暗柱)鋼筋綁扎和安裝;
(4)復(fù)合墻板的吊裝、就位、節(jié)點(diǎn)連接錨筋綁扎;
(5)復(fù)合墻板緣構(gòu)件(暗柱)模板支設(shè)及混凝土的澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)。
四、復(fù)合結(jié)構(gòu)抗側(cè)力墻體的布置應(yīng)注意以下問(wèn)題:
1. 應(yīng)使墻體的長(zhǎng)度方向與水平荷載作用方向平行,并使墻體截面面積滿(mǎn)足抵抗水平荷載的要求。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑物,墻體應(yīng)沿縱橫兩個(gè)方向布置;而在非地震區(qū),矩形平面建筑物一般只在受風(fēng)面大的橫向布置墻體。日本震害調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)表明:對(duì)有抗震要求的建筑物,每㎡建筑面積中設(shè)有50~120mm 長(zhǎng)的抗側(cè)力墻體是合適的。
2. 抗側(cè)力墻體宜布置在建筑物兩端、樓梯間、電梯間及平面剛度有變化處,同時(shí)以能使縱橫方向相互連系為有利,這樣可以增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)偏心扭轉(zhuǎn)的抵抗能力。另外,抗側(cè)力墻體還應(yīng)該布置的對(duì)稱(chēng)、均勻。
3. 抗側(cè)力墻的間距
對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋以ι/B=2~4 為宜;對(duì)裝配式鋼筋混凝土樓蓋以ι/B=1~2.5 為宜。其中,ι為抗力墻間距,B 為樓蓋寬度。所取ι/B 值的幅度與建筑物高度及抗震設(shè)防烈度有關(guān)。建筑物愈高,烈度愈高,ι/B 應(yīng)取值愈小。
參考文獻(xiàn):
[1] 王新玲. 《建筑結(jié)構(gòu)體系概念和設(shè)計(jì)》, 黃河水利出版社, 2001年.
[2] 本格尼·S·塔拉納特. 《高層建筑鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》, 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1999年.
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