装配整体式剪力墙结构有五种类型,包括剪力墙结构,多层墙板结构,双面叠合剪力墙结构,圆孔板剪力墙结构和型钢混凝土剪力墙结构。
剪力墙结构和多层墙板结构在行业标准《装规》和国家标准《装标》中都有详细规定,双面叠合剪力墙结构在《装标》附录A中有详细介绍,圆孔板剪力墙和型钢混凝土剪力墙结构在北京地方标准《装配式剪力墙结构设计规程》(DB 11/1003—2013)中有详细规定。下面分别简单介绍:
1)剪力墙结构。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。装配式剪力墙结构的墙板如图7-1、图7-2所示,剪力墙结构是本章主要介绍内容。
图7-1 预制混凝土夹心剪力墙板(三明治)
图7-2 预制混凝土剪力墙内墙板
2)多层墙板结构。多层墙板结构是由墙板和楼板组成承重体系的多层结构,是剪力墙结构的简化版,将在第8章详细介绍。
3)双面叠合剪力墙结构。双面叠合剪力墙板技术源于欧洲。预制墙板是两层不小于50mm厚的钢筋混凝土板用桁架筋连接,板之间为100mm的空心,现场安装后,上下构件的竖向钢筋在空心内布置、搭接,然后浇筑混凝土形成实心板,如图7-3所示。详细内容将在第9章介绍。
4)圆孔板剪力墙结构。圆孔板剪力墙是在墙板中预留圆孔,即做成圆孔空心板。现场安装后,上下构件的竖向钢筋网片在圆孔内布置、搭接,然后在圆孔内浇筑微膨胀混凝土形成实心板,如图7-4所示。详细内容将在第9章介绍。
图7-3 预制叠合剪力墙板
图7-4 预制圆孔剪力墙板(www.daowen.com)
5)装配式型钢混凝土剪力墙结构。装配式型钢混凝土剪力墙是在预制墙板的边缘构件设置型钢、拼缝位置设置钢板预埋件,型钢和钢板预埋件在拼缝位置采用焊接或螺栓连接的装配式剪力墙结构,如图7-5所示。详细内容将在第9章介绍。
图7-5 预制圆孔剪力墙板
1—预埋连接钢板 2—后焊连接钢板 3—连接板水平开孔 4—焊缝 5—凹槽 6—锚固钢筋 7—安装缝隙
(2)装配式剪力墙的适宜性
1)剪力墙结构的适用高度。装配整体式剪力墙结构房屋最大适用高度为60~130m(见表7-1);多层装配式墙板结构房屋的最大适用高度为21~28m;双面叠合剪力墙结构房屋的最大适用高度为50~90m;圆孔板剪力墙结构房屋的最大适用高度为45~60m;装配式型钢混凝土剪力墙结构房屋的最大适用高度为45~60m。
2)剪力墙结构的适宜性。在本书的第1章第3问中已经初步讨论了各种结构体系的装配式适宜性,这里对装配整体式剪力墙结构的适宜性再做以下阐述:
①生产效率。目前国内的高层装配式建筑主要以剪力墙结构为主,剪力墙结构中的大多数预制构件都需要预留钢筋。预制剪力墙三面伸出钢筋,底面预留套筒;预制楼板四面伸出钢筋,施工现场水平连接节点和后浇混凝土量多,增加了工作量而且无法实现机械化、自动化,与现浇剪力墙结构相比,生产效率提高得不多。
国外应用装配式剪力墙结构的建筑也很多,比如双面叠合剪力墙结构,在欧洲形成了比较高效率的生产体系,大多应用于多层和小高层建筑。国外的高层装配式建筑大多都是框架结构,框架结构混凝土量小,预制构件较少,采取大直径钢筋、高强度混凝土进行连接,施工现场连接节点和后浇混凝土量少,而且预制楼板不伸出钢筋。预制剪力墙水平连接采取软锁的连接方式,实现了自动化生产,提高了生产效率。
②建造成本。装配式剪力墙结构的预制墙板、预制楼板伸出钢筋部位多和预埋件多,墙体之间在边缘构件处水平后浇混凝土连接节点湿作业多,叠合楼板需要满足管线埋设而增加厚度,不仅劳动力的需求量大,而且增加成本。
装配式剪力墙结构与装配式框架结构相比,装配式框架结构的混凝土量小,预制构件少,后浇连接节点少,节省劳动力,成本降低。剪力墙结构自身刚度大,板式构件较多,在边缘构件处的后浇连接节点配筋量增加,对降低成本效果不明显。
③质量上有提升的空间。装配式剪力墙结构的预制构件在工厂模台生产,降低了建筑工人的施工难度,并采用蒸汽养护的方式,在预制构件的精度上和质量上有了显著的提高。由于装配式剪力墙结构在施工现场后浇混凝土部位多,在连接节点上容易出现问题,所以说装配式剪力墙结构和现浇结构相比,连接部位不能保证在质量上的适宜性。
装配式剪力墙结构与装配式框架结构相比,装配式框架结构的预制构件少,梁、柱部位后浇连接节点少,对装修作业的影响小,在施工质量上容易得到控制。
目前来说高层剪力墙结构装配式的适宜性还是有待于论证的。装配式剪力墙结构的拆分设计对于结构设计师来说需要改变思维,充分利用现有规范和图集给出的空间,采取灵活的拆分方式积极寻找提高生产效率、降低成本、提高质量的出路,不要为了装配式而装配式。对于楼板出筋的必要性和墙板连接节点的方式需要科研机构进行科学的试验和分析研究,采取专家论证的方式做出少出筋、少后浇、简化连接节点(两少一简)的装配式建筑,共同推动装配式建筑在中国的发展。
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