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装配式剪力墙结构拼缝现状
刘亚楼/ 华北理工大学
【摘 要】装配式建筑是实现住宅产业化和建筑节能节排的有效途径,也是未来建筑行业发展的重要方向,因为长期以来,混凝土建筑主要采用现场施工的传统作业方式,工作效率比较低,对材料的浪费和环境的污染等现象较为严重,不符合国家节能和环保的可持续发展政策.而装配式结构,可以在工厂预先制作现场组装等优点,同时可以有效提高材料在建筑节能和结构性能的效率、节约能源与资源,减少建筑垃圾和环境的不良影响、降低施工场地限制等.本文主要介绍预制装配式建筑中的预制剪力墙结构以及剪力墙间的拼缝的种类和处理方法.
【关键词】装配式建筑；摩擦阻尼器；耗能竖缝
前言
纵观国内外学者的研究成果及以往经验的分析,装配式剪力墙结构与装配式框架结构相比更符合我国目前建筑业的发展需求,但是其中构件之间的拼接面存在大量接缝,如果这些接缝处理不够好,直接影响到结构的整体性和抗震性能.就目前对水平缝的处理已相对成熟基本可以达到等同于现浇剪力墙结构的强度效果,对竖向缝的处理也可以使竖缝在地震中起到耗能减震的作用,基于此观点,提出新型耗能竖缝剪力墙结构“强水平缝弱竖缝”的实施方法,采用已有“湿式设计”形成强水平缝,采用耗能金属或者摩擦阻尼器形成弱耗能竖缝,形成“半干式结构”.通过实际试验,理论分析和仿真模拟得出最终结论同时建立装配式剪力墙抗剪承载力公式,进一步完善装配式剪力墙抗震性能的理论体系.
一、研究背景
随着经济的口益发展,人们的生活水平不断提高,对居住的环境和住房的性能质量提出了更高的要求,同时,传统施工现场繁重而又危险的体力劳动,给建筑工人造成了极大伤害,再加上现在资源和能源的过度消耗导致资源、能源紧缺,如何能够既快速又节能降耗、省力、安全地建造高质量住宅的课题被提上口程.“住宅产业化”的概念应运而生.
住宅产业化主要研究方向是预制混凝土结构.传统现浇混凝土结构施工过程中能耗高、污染大、占地面积多、现场湿作业多、工作效率低、工作环境差和危险度高等缺陷,与之相比,预制混凝土结构具有占地少、施工便捷、住宅质量高、现场湿作业少、对环境影响小等优点,而且建设周期能够缩短40% 以上,预制构件尺寸偏差在2~3mm 以内,表面平整度偏差小于0.1%,住宅的性能质量表现更优,主体结构偏差基本小于0.1% 的优势.
剪力墙结构是多高层住宅常用结构形式,因此发展适合于产业化的装配式剪力墙结构住宅建筑显的非常重要,同时也更符合我国的实际情况.
二、装配式剪力墙结构接缝研究现状
制装配式混凝土剪力墙结构体系的特点是主要混凝土结构构件在工厂里提前预制好,到现场用现浇混凝土和灌浆料等连接成整体.这样一来,预制构件之间就会存在大量拼接缝,严重影响了结构的整体、承载力性和抗震性甚至影响到整个结构的可靠性,所以预制混凝土剪力墙结构体系中各预制剪力墙构件间的连接成为关键环节.
装配式混凝土结构接缝的形式综合起来可分为干式、半干式和湿式三类,干式和半干式常见于美国、加拿大和日本等国,而我国和欧洲多用湿式.我国采用的接缝连接基本是以湿缝实现刚连接为主,实质上实现的是装配整体式剪力墙结构.而美国主要强调的是干的节点和快速施工,所以他们的拼缝连接是偏柔的,基本实现了预制构件拼装装配.
(一)水平缝
水平缝传递竖向荷载、承受水平剪力.水平缝处竖向钢筋连接方法有插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接、竖向钢筋套箍连接、套筒浆锚连接和留洞浆锚间接搭接等.
(二)竖向缝
竖向接缝在装配剪力墙结构中起到传递预制剪力墙墙片剪力的作用,并且具有一定的变形能力,在墙体受荷时会发生相对的竖向和横向变形,对结构的内力分布、变形和耗能能力有较大影响.
关于装配式剪力墙结构竖向缝的类型及力学性能研究,国外一般是采用干式连接,国内则采用湿式连接.
在国内,万墨林 [1] 等进行了大板结构接缝强度和刚度方面的试验研究,包括混凝土的纯剪切强度和接缝材料的粘结抗剪强度、剪跨比对截面抗剪强度的影响.
以上所述的这些竖向缝大都是“仿现浇”的湿连接方式,其目的是为了确保结构的整体性、连续性而将连接处设计成强连接.具有整体性能较好、设计方法简便等优点.但是构件加工制作复杂,要想实现等同于现浇的目的,需要在预制板外甩出较长的钢筋或者封闭箍,运输不便,缝内钢筋绑扎困难等施工方面的不便之处,另外复合墙板技术在现场的湿作业量太大,工序繁琐.
(三)耗能剪力墙研究现状
在现浇混凝土剪力墙结构中,许多学者研究了改善剪力墙抗震性能的方法,总体来看,已有研究主要集中在剪力墙设缝和连梁采用耗能装置方面.
1. 竖缝剪力墙 .
我国研究者也做出了相应的一些研究,并多与钢框架配合使用,组成钢框架- 带缝剪力墙体系.1999 年清华大学叶列平等提出了一种新型双功能剪力墙结构[3-5].哈尔滨工业大学张耀春等[6]认为带竖缝钢筋混凝土剪力墙板在弹性状态下有较大刚度,而在弹塑性状态下又有较好的延性,是一种抗震性能较好的结构单元.
2. 连梁耗能 .
国外的研究者们为增强连梁耗能能力,对延性连梁的配筋形式问题作了大量的研究,有研究者提出过多种形式的改进配筋的连梁,虽然能够增加结构体系的延性,但由于配筋复杂、施工工序过多,推广应用受到限制,所以一些国内外研究者开始转向结构耗能减震技术寻求解决方案.最适于用于建筑结构耗能减震作用的是位移型阻尼器—金属阻尼器及摩擦阻尼器.
从结构的屈服机制看, 结构在侧力的作用下, 由于水平缝较强,竖缝首先屈服, 与“强柱弱梁”相似, 不致形成引起结构倒塌的屈服机制.另外从施工角度考虑,由于装配式结构中存在大量的竖向接缝,阻尼器的设置和安装非常方便于该种结构推广应用.
参考文献：
[1] 万墨林, 曾兵. 大板结构接缝的强度和刚度[J]. 建筑结构学报,1986(4):54-69.
[2] 王啸霆. 新型装配式型钢剪力墙组合结构抗震性能研究[D].北京建筑大学, 北京,2013.
[3] 武藤清. 结构物动力设计, 滕家禄译[M], 北京: 中国建筑工业出版社,1984.
[4] 叶列平, 康胜, 曾勇. 双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析[J]. 清华大学( 版),1999,39(12):79-81.
[5] 康胜, 曾勇, 叶列平, 双功能带缝剪力墙的刚度和承载力研究[J]. 工程力学,2001,18(02):27-34.
[6] 叶列平, 曾勇, 双功能带缝剪力墙的弹塑性地震动力反应分析[J]. 工程力学,2002,19(03):74-77.
剪力墙结构论文范文结:
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