混凝土装配-现浇式剪力墙结构结构体系理解

装配-现浇式混凝土剪力墙结构体系理解,长房集团设计工作室2015年3月15日,目录,一、结构体系简介二、结构设计方法三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比四、应关注的几个工程问题五、装配整体式剪力墙结构的技术发展六、结语,一、结构体系简介,1.装配-现浇式剪力墙结构结构体系组成预制剪力墙墙板和预制连梁外墙板，内墙板现浇剪力墙内墙，楼电梯间水平现浇带和圈梁沿预制墙板全长设置竖向现浇段预制墙板之间整体式楼盖叠合楼盖，现浇楼盖装配-现浇式剪力墙结构形式：预制套筒灌浆连接式剪力墙叠合式剪力墙。,P1,一、结构体系简介,1.装配-现浇式混凝土剪力墙结构通过采取结构整体设计、预制构件的连接设计和构造设计，使结构整体性能可以实现与现浇剪力墙结构的整体性能相似目前，装配整体式剪力墙结构的基本设计方法是基于结构整体性能基本等同现浇结构的概念建立的。,P2,一、结构体系简介,2.装配-现浇式剪力墙结构的整体性能具有与现浇结构相似的空间刚度具有与现浇结构相似的整体性具有与现浇结构相似的承载能力具有与现浇结构相似的变形能力结构整体的屈服机制和耗能能力与现浇结构相似,P3,一、结构体系简介,3.装配-现浇式剪力墙结构的连接整体式连接的要求使主体结构材料（混凝土和钢材等）连续满足结构整体性能要求，并与结构设计模型相一致满足抗震可靠性的要求，提高经济性满足建筑正常使用要求，保证建筑的气密性、水密性和抗裂等性能满足生产工艺要求，提高生产设备的利用率和构件质量满足安装施工的简便性要求，保证安装施工的可靠性，提高施工建造效率,P4,一、结构体系简介,4.装配-现浇式剪力墙结构的连接混凝土的连接混凝土界面宜首选粗糙面，并根据连接性能的要求，对粗糙面的凸凹度和抗剪键槽的尺寸等做出规定注：表中代表适宜采用的连接方案；代表可以采用的连接方案，但存在一定的技术限制或结构设计特殊需求；代表不应选用或连接部位可不采用的连接方案,P5,一、结构体系简介,钢筋的连接满足预制构件传力的需要满足结构安全可靠、经济合理的要求满足安装施工操作简便、质量可控的要求,P6,一、结构体系简介,钢筋的连接预制剪力墙竖向分布钢筋连接套筒布置示意1一不连接的竖向分布钢筋；2连接的竖向分布钢筋；3连接接头,P7,一、结构体系简介,钢筋的连接墙与基础的连接（叠合式剪力墙）1预制混凝土；2连接钢筋；3现浇混凝土；4止水带,P8,一、结构体系简介,钢筋的连接夹心墙与楼板的连接（叠合式剪力墙）1玄武岩连接筋；2上层墙板；3下层墙板；4叠合式剪力墙外层；5保温层；6叠合式剪力墙中间层；7叠合式剪力墙现浇层；8叠合式剪力墙内层；9叠合楼板预制层；10叠合楼板现浇层；11上下层墙板内竖向钢筋搭接；12现浇混凝土；13桁架钢筋；14箍筋；15叠合式剪力墙支撑脚,P9,一、结构体系简介,钢筋的连接墙与楼板的连接（叠合式剪力墙）1上层墙板；2下层墙板；3叠合剪力墙预制层；4叠合剪力墙现浇层；5叠合楼板预制层；6叠合楼板现浇层；7上下层墙板内竖向钢筋搭接；8现浇混凝土；9桁架钢筋；10箍筋；11叠合式剪力墙支撑脚,P10,一、结构体系简介,钢筋的连接水平连接方式构造示意A现浇段边缘构件区；B预制剪力墙墙身；C预制墙板；1现浇段边缘构件纵筋；2现浇段边缘构件箍筋；3现浇段边缘构件拉筋；4水平连接钢筋,P11,一、结构体系简介,钢筋的连接墙与边缘构件的连接（叠合式剪力墙）1叠合式剪力墙预制层；2叠合式剪力墙现浇层；3现浇混凝土；4箍筋；5连接钢筋；6桁架钢筋,P12,一、结构体系简介,套筒灌浆连接接头包括全灌浆和半灌浆套筒特点：1）钢筋接头等级为I级，适用于大直径钢筋连接2）竖向钢筋连接多用半灌浆套筒接头，水平钢筋连接多用全灌浆套筒接头3）灌浆料为高性能补偿收缩水泥基材料，采用压力注浆优点：1）技术成熟、可靠，适用于各种连接2）可以采用集中连接的形式，适用于钢筋的直接连接和间接连接等形式3）质量稳定，便于现场操作，可采用群灌技术注浆，施工效率较高不足：1）灌浆料受施工阶段环境温度影响2）套筒及灌浆料的成本较高3）对预制构件生产的精度、安装施工的组织和管理要求较高,P13,一、结构体系简介,5.现浇剪力墙宜均匀、对称布置，与预制墙板宜交错布置宜采用延性好的截面形状，如普通剪力墙肢和带翼缘的墙肢宜通过承载力的差异化设计，实现整体结构的抗震性能目标应关注模数化和标准化，墙体尺寸与模板协调等宜采用工厂加工或现场集中加工钢筋网片、骨架，通过整体安装连接等形式,P14,一、结构体系简介,6.叠合楼盖适合于单向板、双向板、悬挑板和凸凹较小的异形板预制板宜采用整间的中大型板；也可采用标准宽度尺寸组合的方式，此时应注意施工安装效率；施工现场条件许可时，还可以采用现场预制的方式板厚110mm，（预制板厚度50mm，后浇叠合层厚度60mm。）预制板类型普通钢筋混凝土薄板适用于小跨度叠合楼板带桁架钢筋的钢筋混凝土薄板中、大跨度叠合楼板预应力薄板或带肋板适用于较大跨度的叠合楼板,P15,一、结构体系简介,7.装配-现浇式剪力墙结构设计的基本原则适合于规则性好的建筑结构方案在采用符合规范规定的设计方案和连接做法时，设计方法可以与现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011和行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3中对现浇混凝土剪力墙结构的设计规定相一致,P16,一、结构体系简介,8.结构装配方案装配整体式剪力墙结构体系应通过对项目的整体策划，确定具体的结构装配方案；装配方案宜在确保安全性的前提下，使建筑具备统一的质量标准、更好的经济性和更适宜的使用性能,P17,一、结构体系简介,8.结构装配方案结构装配方案外墙宜采用全装配方案方案一：预制墙板+现浇节点（+预制外模板）方案二：预制墙板+现浇节点+现浇墙体（+预制外模板）内墙可以考虑采用部分装配方案方案一、现浇剪力墙+预制墙板+现浇节点（+预制隔墙板）方案二、现浇剪力墙（+预制隔墙板）,P18,二、结构设计方法,1.设计流程整体策划单体方案初步设计施工图构件加工图整体策划通过与建设方、建筑师的充分沟通，结合招标文件的规定、产业链资源、已有的成熟技术等条件，在项目实施的要求、目标、技术等问题上达成共识，并给出概念性方案技术和产品集成内容和方法结构的装配体系和装配方案预制构件产品类型和标准体系现阶段，尚宜将施工方案作为整体策划的重点内容之一,P19,二、结构设计方法,1.设计流程单体方案根据规划和建筑指标的规定确定建筑方案、结构方案等，方案尚应满足招标文件、经济指标、建造方式与工期、预制构件生产和运输条件等要求建筑体型简单、规则、较少和较大尺度的凸凹、功能单元和拼接方式的标准化等决定了预制墙板的类型、制作和安装的难易程度、结构合理性、装配效率和成本等初步分析结构整体性能，确定连接方案、计算模式等初步建立预制构件系统，并给出预制率、装配率指标，给出预制构件明细、模板等,P20,二、结构设计方法,1.设计流程单体方案建筑门窗洞口尺寸和位置使功能性与舒适性协调、建筑与结构协调决定了预制墙板构件的标准化、组合性、经济性和生产安装的可操作性等建筑立面表达方式充分发挥预制混凝土、模具以及预制构件生产工艺自身具有的的特点，通过色彩、质地、纹理、凸凹、线条等实现建筑表达的丰富性决定了装配式建筑的经济性和生产、安装、连接方式等,P21,二、结构设计方法,初步设计阶段的主要内容结构整体抗震、抗风和竖向承载能力的分析针对预制构件需要补充的设计内容：预制构件的模板图预制构件连接标准大样图形成预制构件明细表预制构件制作和安装的基本要求针对结构标准化的设计内容预制构件的标准化现浇结构的标准化连接做法的标准化,P22,二、结构设计方法,初步设计阶段的主要工作内容经济和技术指标分析和优化本阶段需要进行沟通和工作协调的内容机电设备专业建筑专业精装修设计预制构件厂施工总承包分包单位必要时尚需进行结构设计的专项技术论证或评审,P23,二、结构设计方法,施工图设计阶段的主要内容整体设计现浇结构设计墙体、连梁、现浇段、现浇楼板/叠合楼板，水平现浇带和圈梁预制构件设计墙板、楼板、楼梯等连接设计预制墙板底部水平缝验算、连接构造等施工图纸的补充要求预制构件明细表预制混凝土结构设计总说明预制构件模板图、配筋图、预埋件布置图预制构件安装、连接详图,P24,二、结构设计方法,预制构件加工图设计阶段的主要内容基本模式由设计单位独立完成设计单位具有专项化设计能力和经验由设计单位与预制构件厂联合完成在设计单位的指导下的合作预制构件厂协助设计单位完成预制构件厂提前介入责任划分设计单位承担全部的设计责任构件加工单位对制作和施工阶段的工况负责全面设计施工总承包单位提出施工阶段的方案和要求作为预制构件厂的依据工作协调主要内容,P25,二、结构设计方法,2.抗震计算装配-现浇式剪力墙结构整体计算可根据建筑高度、规则性、高宽比、装配化率、抗震等级以及抗震性能目标等确定计算模型。,P26,二、结构设计方法,3.装配-现浇式剪力墙结构整体设计原则应严格控制建筑的高宽比应避免结构产生较大的扭转效应应避免地基产生较大的不均匀沉降宜设置地下室，并加强地下结构的刚度和整体性底部加强部位宜采用现浇剪力墙结构应适当控制剪力墙墙肢的轴压比剪力墙墙肢宜采用延性较好的设计方案应保证预制墙板底面连接的可靠性应加强连梁的设计，选择适宜的截面高度和配筋构造,P27,二、结构设计方法,4.预制墙板设计预制墙板截面形状的选择：一型、L型、U型和T型标准化和安装效率连接设在受力较小的部位适应预制构件厂的生产设备和工艺外墙板应与建筑立面特征相一致便于吊装和安装就位合理设置粗糙面,P28,二、结构设计方法,4、预制墙板设计与制作和施工相关的预埋件,P29,二、结构设计方法,4、预制墙板设计门窗洞口顶部的连梁窗下墙设计,P30,二、结构设计方法,4、预制墙板设计预制墙板的节材问题与有效截面选择填充物的选择填充区的配筋构造整体计算中的简化模型填充区域的选择,P31,二、结构设计方法,4、预制墙板设计灌浆连接套筒布置预制墙板内钢筋连接套筒布置示意A墙体；1一套筒；2竖向连接钢筋；3竖向分布钢筋,P32,二、结构设计方法,5.预制墙板连接设计一般情况下，对预制墙板顶面水平缝的承载力可不进行验算对预制墙板底面水平连接缝的承载力验算，应以预制墙板构件为基本构件单元，承载力验算以抗剪验算为主抗剪承载力验算的工况多遇烈度和设防烈度地震作用抗剪承载力验算的要求重要部位的连接强度应大于预制墙板强度抗剪连接可以设置钢板抗剪件抗剪计算湖南省地方标准Vju=0.6fyAs0.8N,P33,二、结构设计方法,6.叠合楼板设计叠合楼板可采用分离式或整体式拼缝的预制叠合板的形式。当采用分离式拼缝时，叠合板按同等厚度现浇混凝土双向板计算，对弯矩结果进行调整；当采用整体式接缝时，可按双向板设计。叠合板的预制板布置形式示意1一预制板；2梁或墙；3板侧分离式拼缝；4板侧整体式接缝,P34,二、结构设计方法,6.叠合楼板设计叠合板端及板侧支座构造示意1支承梁或墙；2预制板；3纵向受力钢筋；4附加钢筋；5支座中心线,P35,二、结构设计方法,6、叠合楼板设计叠合板板侧分离式拼缝构造示意1后浇混凝土叠合层；2预制板；3后浇层内钢筋；4附加钢筋,P36,二、结构设计方法,6、叠合楼板设计叠合板整体式接缝构造示意1通长构造钢筋；2纵向受力钢筋；3预制板；4后浇混凝土叠合层；5后浇层内钢筋,P37,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,1、一般规定的对比：混凝土装配-现浇式剪力墙结构和现浇式剪力墙结构的房屋最大适用高度对比见表3.1.1。表3.1.1混凝土装配-现浇式/现浇式（A类）剪力墙结构的最大适用高度（m）,P38,注：当预制剪力墙构件底部承担的总剪力大于该层总剪力的80%时最大适用高度应采取括号内的数值,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,混凝土装配-现浇式剪力墙结构和现浇式剪力墙结构适用的最大高宽比的对比见表3.1.2。表3.1.2混凝土装配-现浇式/现浇式剪力墙结构的适用的最大高宽比,P39,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,丙类混凝土装配-现浇式剪力墙结构和现浇式剪力墙结构抗震等级对比见表3.1.3。表3.1.3混凝土装配-现浇式/现浇式剪力墙结构的抗震等级,P40,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,丙类混凝土装配-现浇式剪力墙结构和现浇式剪力墙结构抗震等级对比见表3.1.3。续表3.1.3混凝土装配-现浇式/现浇式剪力墙结构的抗震等级,P41,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,丙类混凝土装配-现浇式剪力墙结构和现浇式剪力墙结构伸缩缝最大间距对比见表3.1.4。续表3.1.4混凝土装配-现浇式/现浇式剪力墙结构伸缩缝最大间距（m）,P42,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,装配式-现浇式剪力墙规程5.1.8条：当采用部分框支剪力墙结构，底部框支层不宜超过2层，且框支层及相邻上一层采用现浇结构。高规10.2.5条：部分框支剪力墙结构在地面以上设置转换层的位置，8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时可适当提高。2、结构分析的对比：装配式-现浇式剪力墙规程5.3.2条：混凝土装配-现浇式剪力墙结构进行抗震设计，同一层内既有现浇墙肢也有预制墙肢时，现浇墙肢水平地震作用弯矩、剪力根据高规7.2.2条，7.2.4条，7.2.5条，7.2.6条放大之后，宜再乘以不小于1.1的增大系数。条文解释：预制剪力墙的接缝对墙抗侧刚度有一定的削弱作用，应考虑对弹性计算的内力进行调整，适当放大现浇墙肢在水平地震作用下的剪力和弯矩；预制剪力墙的剪力及弯矩不减小，偏于安全。装配式-现浇式剪力墙规程5.3.2条：抗震设防烈度为7度，且高宽比大于6时，应补充结构在设防烈度水平地震作用下的内力分析，并宜避免预制墙板构件出现小偏心受拉，荷载分项系数可取1.0；如出现小偏心受拉，预制墙板构件平均拉应力不应大于预制墙板构件混凝土抗拉强度标准值。,P43,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,2、结构分析的对比：高规7.2.4条抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25。装配式-现浇式剪力墙规程5.3.6条：按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比u/h不宜大于1/1000。高规3.7.3条按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比u/h宜符合下列规定：1、高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比u/h对于剪力墙结构为1/1000。装配式-现浇式剪力墙规程5.3.7条：楼面梁的刚度可计入翼缘作用予以增大；梁刚度增大系数可根据翼缘情况近似取为1.32.0。高规5.2.2条：在结构内力与位移计算中，现浇楼盖和装配整体式楼盖中，梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大。近似考虑时，楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.32.0。,P44,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,3、剪力墙构造对比：装配式-现浇式剪力墙规程6.2.1条：叠合式剪力墙的截面尺寸应满足下列要求：1按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20；当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时，其底部加强部位截面厚度尚不应小于层高的1/12；其他部位尚不应小于层高的1/15。2按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25；3非抗震设计的剪力墙，其截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25；4应符合高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3中附录D关于墙体稳定性的要求；5叠合式剪力墙的受剪截面应符合下列要求：1）无地震作用组合时：V0.25Bcfcbwhw0（6.2.1-1）2）有地震作用组合时剪跨比大于2.5时:V0.20Bcfcbwhw0/rRE(6.2.1-2）；剪跨比不大于2.5时：V0.15Bcfcbwhw0/rRE(6.2.1-3）,P45,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,3、剪力墙构造对比：在任何情况下，叠合式剪力墙截面厚度均不应小于200mm，且墙板预制部分厚度不小于50mm；7现浇剪力墙截面尺寸应满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3中7.2.2条要求。高规7.2.1条：剪力墙的截面厚度应符合下列规定：1、应符合本规程附录D的墙体稳定验算要求。2、一，二级剪力墙：底部加强部位不应小于200mm，其他部位不应小于160mm；一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm，其他部位不应小于180mm。3、三四级剪力墙：不应小于160mm，一字形独立剪力墙的底部加强部位尚不应小于180mm。4、非抗震设计时不应小于160mm。5、剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm。短肢剪力墙的要求见7.2.2条。高规7.2.1条条文解释：设计人员可初选截面：一、二级剪力墙底部加强部位可选层高或无支长度二者较小值的116，其他部位为层高或剪力墙无支长度二者较小值的120；三、四级剪力墙底部加强部位可选层高或无支长度二者较小值的120，其他部位为层高或剪力墙无支长度二者较小值的125。,P46,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,3、剪力墙构造对比：高规7.2.7条：剪力墙墙肢截面剪力设计值应符合下列规定：1、永久、短暂设计状况：V0.25Bcfcbwhw0（7.2.7-1）2、地震设计状况剪跨比大于2.5时：V0.20Bcfcbwhw0/rRE(7.2.7-2）；剪跨比不大于2.5时V0.15Bcfcbwhw0/rRE(7.2.7-3）装配式-现浇式剪力墙规程6.2.2条：抗震设计时，二级、三级、四级抗震等级的叠合式剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过0.6。计算轴压比时，预制与现浇截面按同一截面考虑。当预制和现浇混凝土强度等级不同时，取较小值。高规7.2.13条：重力荷载代表值作用下，一、二、三级剪力墙墙肢的轴压比不宜超过表7.2.13的限制。表7.2.13剪力墙墙肢轴压比限值,P47,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,3、剪力墙构造对比：装配式-现浇式剪力墙规程6.2.4条：矩形截面叠合式剪力墙独立墙肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍；当hw/bw5时，其在重力荷载代表值作用下的轴压力设计值的轴压比，二级时不宜大于0.5，三级时不宜大于0.6；当hw/bw3时，不应按叠合式剪力墙设计，宜按现浇框架柱进行截面设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，一般部位不应小于1.0%，箍筋宜按墙肢全高加密。高规7.2.2条第2，5款（关于短肢剪力墙的规定）2、一、二、三级短肢剪力墙的轴压比，分别不宜大于0.45、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墙的轴压比限值应相应减少0.1。5、短肢剪力墙的全部竖向钢筋的配筋率，底部加强部位一、二级不宜小于1.2，三、四级不宜小于1.0；其他部位一、二级不宜小于1.0，三、四级不宜小于0.8。装配式-现浇式剪力墙规程6.2.3条：现浇剪力墙中竖向和水平分布钢筋的布置应符合高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3中7.2.3条规定。高规7.2.17条：剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率，一、二、三级时均不应小于0.25，四级和非抗震设计时均不应小于0.20。,P48,三、混凝土装配-现浇式和现浇整体式剪力墙对比,3、剪力墙构造对比：装配式-现浇式剪力墙规程6.2.5条：抗震设计的叠合式剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应按高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3中7.2.147.2.16条的要求设置约束和构造边缘构件。边缘构件和墙板连接节点的构造应分别按图6.2.5-1和图6.2.5-2要求设置。（a）暗柱（b）有翼墙（c）L形墙图6.2.5-1叠合式剪力墙边缘构件1箍筋；2桁架钢筋；3叠