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装配整体式框架-剪力墙结构在住宅设计中的应用
来源:既改网  发布时间:2015-10-23

一、结构设计原则


本工程按等同现浇设计,整体计算采用和现浇结构相同的方法,但须保证预制构件及其连接部位的承载力与变形满足要求,并采取必要构造措施使结构具有良好的整体性、关键构件具备良好的延性。结构设计遵循以下原则:

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计过程中必须考虑结构体系与细部节点构造的抗震设计;在结构整体布置上尽量做到符合抗震概念设计要求,建筑的竖向体型宜规则、均匀,结构的侧向刚度由下向上均匀变小,平面宜规则、对称;同时遵循强梁弱柱、强剪弱弯、节点更强的设计理念;剪力墙、柱梁节点区以及梁板叠合部分均采用现浇以保证结构具有良好的整体性;整体计算采用等同现浇混凝土结构方法进行。

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装配整体式结构应通过合理的节点与连接构造保证构件的连续性和结构的整体稳定性,使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性,以及良好的抗风、抗震和抗偶然荷载的能力,并避免结构在意外荷载下出现连续性倒塌。

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接构造简单、传力直接、受力明确。

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预制构件应对其脱模、起吊和运输安装等施工阶段进行承载力、变形及裂缝控制验算,并应对安装运输过程中可能出现的受力工况进行验算。

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连接和节点刚度对结构内力分布和整体刚度的影响。


二、结构超限情况的计算考虑和抗震措施

1-补充计算:

考虑到装配整体式框架建力墙结构与现浇结构的区别,在对结构进行等同现浇的设计计算之后,对结构的关键节点进行补充计算并对现浇计算模型进行调整。


1.1-整体计算采用和现浇结构相同的方法,考虑到装配整体式框架-剪力墙结构的特点,补充框架梁端竖缝接合面抗剪计算,框架梁柱节点抗剪计算,梁板叠合面抗剪计算,叠合梁、板承载能力极限状态和正常使用极限状态计算、叠合板拼缝补强钢筋计算、牛担板计算、PC外墙板计算。


1.2-设计中力求计算模型符合结构实际受力情况,在计算中采取以下措施:

① 次梁采用牛担板与主梁连接,接触面小,计算模型按铰接考虑;

② PC外墙板与结构连接,上下采用铰接,自重由上部连接悬挂承重,外墙板在墙平面内可水平滑动,整体计算时不考虑外墙板对其支撑梁的刚度贡献;

③ 楼板采用双向叠合板,预制部分通过粗糙面及桁架钢筋与现浇部分连为整体共同受力,梁刚度按T型截面计算,板厚取叠合板总厚;

④ 框架梁端负弯矩调幅系数取0.8,对梁下部钢筋适当增加;

⑤ 计算模型中对楼电梯开洞口周边的楼板设置为弹性楼板。

2-构造措施

根据结构的实际施工可行性的需求采取下列构造措施:


2.1-将地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,板厚取180mm,采用双层双向配筋,并适当提高其配筋率。同时让地下室楼层的侧向刚度(剪切刚度)大于结构地上一层楼层的侧向刚度(剪切刚度)的1.5倍,地下室周边均布置与地下室顶板相连的抗震墙。


2.2-悬挑阳台板采用叠合板,悬挑阳台板支座负筋延伸至楼板内41d(d为钢筋的直径)并和板通长钢筋焊接,整体浇注。对悬挑阳台进行单独计算复核,严格控制裂缝、挠度,并适当加大配筋。阳台板下方设置一组能确保可靠支撑的支撑架。


2.3-预制构件施工阶段均设置可靠支撑,对预制叠合构件进行两阶段受力验算,并对支撑进行验算。

3-接合部设计

本工程的主要传力构件除剪力墙外,全部采用预制或叠合构件,构件接合部的种类与数量多,接合部的设计便成了结构设计的重点之一。本工程主要接合部的设计包括如下内容:


3.1-柱竖向接合部的设计


柱作为竖向构件在柱脚与柱头部位存在水平接合部。对柱的水平接合部,在竖向荷载时进行正常使用极限设计和承载力极限设计,确保柱的水平接合部的抗剪强度大于设计剪力。上下层柱之间采用套筒连接,吊装就位后套筒内压入高强度无收缩砂浆。从施工可行性的角度考虑,建筑物外侧不留设灌浆口,见图2。


3.2-梁柱节点的设计


为了确保结构的整体性,本设计将梁柱节点的混凝土等级提高一级,并同时提高节点的配筋及梁端加密区箍筋的配筋率。与现浇结构框架梁柱节点核心区抗剪承载力设计计算不同,装配整体式结构的节点核心区抗剪验算不考虑正交梁的有利作用,正交梁的约束影响系数取为1.0。框架梁柱节点核心区抗剪验算按照《装配整体式混凝土住宅体系设计规程》(上海市标准 DG/TJ08-2071-2010)[4]第7.3节进行补充计算。本设计中,框架梁柱节点梁端竖向接合面抗剪验算参照《预制装配整体式钢筋混凝土结构技术规范》(深圳市技术规范SJG18-2009)(以下简称《深圳规范》)[5]第6.2节进行补充计算。在经过对框架梁柱节点核心区抗剪验算和框架梁柱节点梁端竖向接合面抗剪验算合格后,可认为装配式结构的框架梁柱节点与现浇框架梁柱节点的强度与刚度基本等同。


本工程中主梁有400mm与500mm两种高度,其中叠合部分厚度为160mm。梁柱接头处,预制梁跨柱头部分的长度为25mm。在梁柱接头的位置,预制梁下部纵筋伸过柱中心线在对边梁端弯折(图3)。当下部钢筋为两层时,梁下部钢筋的水平方向的净间距不小于25mm和d,d为最大钢筋的直径。当下部钢筋多于2层时,将2层以上钢筋水平方向的中距比下面2层的中矩增大一倍;各层钢筋之间的净间距不小于25mm和d。底部钢筋弯折后,弯折部分的投影长度取15d。当底部钢筋的直径较大,或者底部的钢筋不止一层,此时钢筋的弯折部分可能会超出叠合梁的预制面高度,从而可能给上层钢筋的施工铺设造成困难。为了避免这种问题出现,施工时在弯折钢筋的端部加锚板锚固,使锚板的顶面不超出叠合梁的预制面(图4)。



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