“L”型全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究

吳吉祥，程海慶，馬珂

（中鐵四局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230022）

“L”型全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究

吳吉祥，程海慶，馬珂

（中鐵四局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230022）

中鐵四局開發(fā)的“全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)體系”，是一種新型的裝配式結(jié)構(gòu)體系；剪力墻預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)的“L”型構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，裝配率較傳統(tǒng)預(yù)制體系有很大提高，可適應(yīng)不同戶型的需要；對(duì)于長度較長的預(yù)制剪力墻，采用對(duì)稱分割的方法，方便現(xiàn)場吊裝和施工，在兩片預(yù)制墻體間預(yù)留250mm長的現(xiàn)澆連接區(qū)域，采用高一個(gè)等級(jí)的混凝土澆筑。為解決水平鋼筋的錨固問題，采用附加矩形箍筋來增加現(xiàn)澆區(qū)域內(nèi)混凝土與預(yù)制剪力墻水平鋼筋之間的咬合力；最后通過試驗(yàn)對(duì)比分析，該節(jié)點(diǎn)構(gòu)造具有和現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)相當(dāng)?shù)恼w性、變形能力和耗能能力，該體系整體抗震性能可靠。

結(jié)構(gòu)；剪力墻；全預(yù)制構(gòu)件

傳統(tǒng)的預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件仍然采用現(xiàn)澆，大大降低了裝配率，影響工期。本體系對(duì)于剪力墻采用全預(yù)制方式，對(duì)于長度較長的墻體從中部對(duì)稱分割，保持預(yù)制構(gòu)件種類的高度統(tǒng)一性，與傳統(tǒng)預(yù)制體系相比，具有很大的優(yōu)勢。

本案例為某公共租賃房小區(qū)，單體為18層住宅，總高度57m。該戶型為1梯4戶，層高為2.9m。戶型規(guī)整，面積利用率高。該戶型預(yù)制墻體為兩種，大大提高工廠預(yù)制率，對(duì)于長度較長的墻體，在中部設(shè)立250mm長的現(xiàn)澆區(qū)域，可滿足通用塔吊起重量。

連接區(qū)設(shè)在剪力墻的中部附近，設(shè)置250mm長的連接區(qū)。預(yù)制剪力墻水平方向端部預(yù)留直線型開口鋼筋，并附加封閉“U型”箍筋，在交錯(cuò)區(qū)形成矩形框，框內(nèi)插入4根直徑12的鋼筋，在預(yù)制剪力臨時(shí)固定后，用高一個(gè)等級(jí)的混凝土澆筑此連接區(qū)。此種方式可解決施工時(shí)吊裝預(yù)制墻體時(shí)，水平鋼筋相互打架的影響，并較少現(xiàn)澆區(qū)域長度，提高裝配率。

圖1 典型戶型墻體分割布置圖

圖2 預(yù)制剪力墻中部附加U型箍示意圖

對(duì)于鋼筋錨固長度不足所帶來的抗滑移摩擦力缺失，通過附加鋼筋與內(nèi)部高強(qiáng)度混凝土的咬合來補(bǔ)上的研究，在日本藤田公司的FPRC-II預(yù)制框架結(jié)構(gòu)施工工法中已有成功運(yùn)用，并在2007年竣工的港北建筑（地上9層）中實(shí)施。

為驗(yàn)證全預(yù)制裝配式剪力墻的抗震性能，擬作3組試驗(yàn)來對(duì)比分析，SW1為現(xiàn)澆構(gòu)件，SW2為底部帶水平縫的預(yù)制構(gòu)件，SW3為底部帶水平縫，中部帶豎直縫的預(yù)制構(gòu)件。其中SW2和SW3是用來對(duì)比豎向接縫連接和橫向接縫連接分別對(duì)整體抗震性能的影響。

圖3

加載試驗(yàn)采用2000kN液壓千斤頂施加軸力，利用4根螺桿與工字鋼搭建的加載架使千斤頂可隨試件水平位移而移動(dòng)，并采用500kN液壓作動(dòng)器施加往復(fù)水平力。為得到底部鋼筋在低周反復(fù)加載下應(yīng)變情況，剪力墻豎向鋼筋底部預(yù)先安裝鋼筋應(yīng)變位移傳感器。

圖4

3.3.1 裂縫分布情況

3.3.1.1 SW1構(gòu)件

水平力為180kN時(shí)，SW1試件的墻底與地梁的交界面出現(xiàn)細(xì)小水平裂縫。隨水平力增大，剪力墻從下至上出現(xiàn)多條水平裂縫。當(dāng)位移達(dá)到42mm，位移角達(dá)1/71，墻體底部邊緣混凝土剝裂嚴(yán)重，可見邊緣構(gòu)件箍筋被壓歪，水平力下降至峰值的85%，試驗(yàn)結(jié)束。

3.3.1.2 SW2構(gòu)件

水平力為140kN時(shí)，SW1的墻底與地梁的交界面出現(xiàn)水平裂縫。水平力為160kN時(shí)，墻體右端300處拼接縫部位出現(xiàn)第一條水平裂縫。水平力繼續(xù)增大至200kN時(shí)，墻體沿高度方向500mm、650mm、1000mm處出現(xiàn)多條水平裂縫。230kN循環(huán)中，水平現(xiàn)澆端部出現(xiàn)受壓裂縫，原水平縫斜向發(fā)展。繼續(xù)加載裂縫不再發(fā)展，主裂縫寬度增加，右底部現(xiàn)澆段端部混凝土剝落露出U型箍筋，后澆段有鼓脹現(xiàn)象，試驗(yàn)結(jié)束。

3.3.1.3 SW3構(gòu)件

循環(huán)水平力為140kN時(shí)，距墻底300mm的拼縫處出現(xiàn)水平裂縫，170kN時(shí)地梁頂面出現(xiàn)裂縫，力增大至200kN時(shí)，右側(cè)墻500mm、700mm出現(xiàn)水平裂縫。230kN循環(huán)中，水平現(xiàn)澆端部出現(xiàn)受壓裂縫，原水平縫斜向發(fā)展，豎向無裂縫。繼續(xù)加載，試件發(fā)出焊縫崩斷聲音，為墻體拼裝階段用于臨時(shí)支撐拼裝墻體的預(yù)埋方鋼管焊縫斷裂，后澆端部混凝土大塊脫落露出U型箍筋，試驗(yàn)結(jié)束。

圖5 承載力對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于3種試件，在試驗(yàn)中破壞形式一致，均為受壓混凝土開裂，鋼筋外露；其中由于底部擁有水平縫，故SW2和SW3試件開裂荷載均比SW1試件提前，對(duì)于屈服荷載和峰值荷載均接近于SW1試件；實(shí)驗(yàn)自始至終，都沒有觀測到SW3試件豎縫處裂縫發(fā)展。

3.3.2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖6

從試件F-S曲線來看，都經(jīng)歷了彈性、屈服、極限3個(gè)狀態(tài)，試件的耗能性能相當(dāng)。試件SW2的剛度在到達(dá)屈服荷載后突然下降，SW3試件后期因?yàn)樨Q縫的存在使剛度降低較為緩慢，并有相當(dāng)長的一段塑性延伸區(qū)域；極限狀態(tài)時(shí)，裝配試件剛度退化至與現(xiàn)澆試件相當(dāng)。

3.3.3 墻底豎向鋼筋應(yīng)變位置分布

TU375

A

1007-7359（2016）05-0067-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.017

吳吉祥（1972-），男，江西修水人，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，學(xué)士；國家注冊一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師，國家注冊一級(jí)巖土工程師。