复合剪力墙结构体系

复合剪力墙结构体系（精选9篇）

复合剪力墙结构体系 篇1

近年来,随着我国房屋建筑规模的不断扩大,建筑行业已成为我国能耗的大户,尤其是外围护结构中墙的热损耗量最大,为了改变这种局面,国家推出建筑节能、墙体改革的相关政策,同时各大企业和科研院提出了一批具有较高科技含量的新型保温复合剪力墙结构体系。本文结合我国近年来保温复合剪力墙结构的发展,就目前应用比较广泛、具有代表性的几种新型保温复合剪力墙结构体系进行研究,重点就各结构体系在构造、受力性能以及其优异性等方面进行了分析,并提出了目前在使用过程中各保温复合剪力墙结构体系的存在的不足,为今后新型保温复合剪力墙结构体系的发展提供参考。

1 混凝土夹芯复合墙板(CL墙板)

1.1 构造形式

混凝土夹芯复合墙板主要有CL网架板(钢筋焊接网架)与其内外两侧的现浇混凝土组成(见图1)。该夹芯复合墙板中的CL网架板是一种内夹保温板的立体空间钢筋焊接网架,它是由两层或两层以上起受力或构造作用的钢筋焊网,中间夹以保温板,并由一定数量均匀分布的三维斜插钢筋连成一体,形成最终的钢筋网架。CL网架板两侧的混凝土厚度不同,室外一侧的混凝土较薄,一般为50㎜,室内一侧混凝土的较厚,其厚度根据承载要求计算确定。由于室外一侧的混凝土较薄,不宜振捣,所以该复合墙板采用自密实混凝土进行浇筑。

1.2 受力性能

陈相伟[5]对空间斜插钢筋式复合剪力墙、水平斜插钢筋式复合剪力墙和垂直插钢筋式复合剪力墙这三种不同插筋方式的墙体进行了平面外受弯、受剪承载能力性能的研究,发现:在水平荷载作用下,插筋在整个加载的过程中,应力水平很低,并没有参与抗剪,只是起到了协调了两侧混凝土的变形的作用。两侧的混凝土层在斜插筋和钢丝网片的拉结作用下能够很好地协同工作。在试验过程中没有出现插筋局部失稳的现象。通过现浇保温墙板的承载力试验所得到的数据,可以绘制构件的荷载-位移曲线,受力钢筋和插筋的荷载-应变曲线。由曲线可以看出,相同荷载作用下,垂直插筋的位移和应变变化均小于水平斜插和空间斜插。通过分析构件的极限荷载和裂缝发展,发现:垂直出插筋形式墙板的极限承载力高于空间斜插和水平斜插形式墙板的极限承载力。

1.3 优异性

由于CL墙板中的CL网架板两侧都浇筑了混凝土,将保温层包裹在内部,避免了保温材料因施工质量的问题影响保温板的使用寿命,也就节省了在建筑物使用过程中,对保温层的维护以及维修费用,同时也降低能源资源的消耗。与现有建筑相比,也解决了外墙外保温材料耐火性差的问题。

2 自保温复合剪力墙结构

2.1 构造形式

自保温复合剪力墙体系主要由混凝土预制板、聚苯乙烯泡沫板以及主体剪力墙等组成(见图2),该剪力墙结构体系采用由高效保温隔热的聚苯材料制作成聚苯乙烯泡沫板作该体系的保温层,并根据需要自由调节聚苯乙烯泡沫板的厚度,满足不同的节能要求;用普通混凝土剪力墙作为承受上部结构传来的荷载的承重层;利用混凝土预制板做保温层的保护层以及现浇剪力墙的永久性模板,在进行室内侧混凝土剪力墙结构浇筑时,借连接钢筋与现浇剪力墙的内侧模板连接成模腔,作为永久性模板出现在建筑结构中。由于隔热保温板上的孔洞与预制板上埋设的连接筋相对应,因此在浇注时,混凝土灌入孔内,使预制板上埋设连接钢筋和隔热保温层孔洞内的混凝土形成近似均匀分布的配筋短柱,将预制板和现浇剪力墙有效的连接成复合剪力墙。

2.2 受力性能

对于该自保温复合剪力墙结构体系,吴龙升[1]采用用低周反复的试验方法,对加竖向荷载的不带窗洞、加竖向荷载带窗洞以及不加竖向荷载不带窗洞的3种该墙板结构中的连接筋荷载-应变关系曲线进行了研究与比较,发现外侧混凝土预制板没有出现破坏、脱落的现象,说明该自保温复合剪力墙结构体系对预制板与现浇板所采用的点连接连接方式是一种有效的连接方式,它可以保证现浇主体剪力墙与外侧混凝土预制板形成整体,协同工作。在加载过程中,连接筋应变变化较小,且在加载的整个过程中,始终没有达到屈服状态;同时还发现外侧预制板与主体现浇剪力墙也没有发生相对位移,说明这种连接筋的间距非常有效,能够承受地震荷载作用下的剪切力,保证混凝土预制板与主体现浇剪力墙有效连接在一起。该自保温自保温复合剪力墙结构体系呈现典型的普通剪力墙结构破坏形态,说明与普通剪力墙结构的受力模式相同。

2.3 优异性

由于复合剪力墙结构体系中预制板对保温层的保护,使其保温层具有与建筑结构同等寿命的特性,解决了现有普通剪力墙结构外墙粘贴、外挂保温层技术产生的易空鼓、渗漏、脱落等隐患,节省了现有剪力墙结构外保温的更换费用。同时由于该复合剪力墙结构体系中的预制板兼作模板使用,因此在施工过程中,减少了模板的使用量,同时也减少了模板拆除的工作量,为建筑结构节约了成本。与CL墙板,由于薄板是预制而成,因此不需要考虑不宜振捣情况,进行剪力墙结构浇筑时,可以采用普通混凝土,节省了材料费用。

3 玻化微珠永久性保温墙模复合剪力墙结构体系

3.1 构造形式

玻化微珠永久性保温墙模复合剪力墙结构主要由外墙模砌块和砌块内部浇筑混凝土组成,该复合剪力墙结构中的外墙模砌块是将一种非金属轻质绝热保温绝热颗粒的无机材料玻化微珠与制备砌块的一般组份混合制备而成。并根据墙模热工性能和墙模强度、刚度的计算,确定外墙模砌块壁厚取外墙模为60mm,两边共120mm,内部空腔120mm,墙模内部为120厚的剪力墙结构。内墙模壁厚40mm,两边共80mm,内部空腔120mm。钢筋绑扎完成之后,将墙模砌块进行套砌,砌筑完成之后,进行混凝土浇筑,最终形成这种玻化微珠永久性保温墙模复合剪力墙结构。

3.2 受力性能

2014年杨璐[3],通过对高宽比为1.556和3.333的普通剪力墙、外墙模复合剪力墙、内墙模复合剪力墙进行轴压试验,发现该种复合剪力墙试件的轴向承载能力与普通剪力墙基本接近,且在试件达到极限承载力之后并非立即破坏而是发生延时破坏,并且在破坏之后仍具有一定承载力。复合剪力墙试件在轴向压力下平面外位移较小,说明该种保温墙模复合剪力墙具有良好平面外稳定性。

3.3 优异性

玻化微珠永久性保温墙模复合剪力墙结构体系是将一种空腔砌块作为现浇剪力墙结构的墙模的一种复合保温剪力墙,因此此种复合剪力墙不仅解决了保温材料耐火性较差的问题,同时也解决了保温层材料由于施工质量而产生的使用周期短的问题。更重要是此种复合墙体自带墙模功能,因此节约了施工过程中关于模板的相关费用。由于此种复合墙体在混凝土浇筑之后,不需要进行拆模,因此该墙模对内部空腔内现浇的墙体起到了养护的作用,减少了养护工作量,并且此种模内养护有利于保证混凝土质量。更重要的是该墙体施工工艺简化,加快了施工速度,降低了施工成本。

4 结语

新研发的新型保温复合剪力墙墙板都从不同程度上解决了保温层使用周期短以及耐火性差的问题,也不同程度上的节约了模板的先关费用。但是,每一种新型的保温复合板又具有不同的缺点,对于CL墙板,它由于室外一侧的现浇板较薄,因此在混凝土浇筑时,不宜振捣,为了解决这个问题,CL墙板使用了自密实混凝土进行浇筑,虽然在一定程度上解决了这个问题,但由于目前缺乏专业自密实混凝土的施工人员,因此其目前的施工技术水平较低,在施工过程中,会出现施工质量缺陷问题,而且自密实混凝土价格较高,增加了建筑成本。对于自保温复合剪力墙结构,虽使用预制板解决了CL墙板存在的薄板不宜振捣的问题,但是由于此种复合墙体设计问题,内部预制板与现浇板是通过短柱连接在一起,虽然加强了复合墙体内部各层之间的连接,但也降低了复合墙体的保温性能。而对于玻化微珠永久性保温墙模复合剪力墙结构体系,对于前面所述的两种新型复合剪力墙的问题都进行了解决,但是此种墙体由于砌块原因,在墙体施工时,墙体高度受到限制,每天的墙体施工高度不宜超过1.5m。

不同的新型复合墙体,从不同的角度,来对现有墙体存在的问题进行解决,但是每一种新型复合墙体又面临新的技术问题。因此仍旧需要我们开拓视野,从不同的角度与不同的视觉来提出新的思路与方法,来完善这些新型的复合墙板体系,为建筑行业的可持续发展做出贡献。

参考文献

[1]时文亮.混凝土夹芯复合墙板(CL墙板)的受力性能研究[D].西安科技大学,2012.

[2]吴龙升.自保温复合剪力墙的结构性能试验研究[D].南京工业大学,2007.

[3]杨璐.现浇保温复合剪力墙受力性能试验研究及有限元分析[D].湖南大学,2014.

[4]刘元珍.玻化微珠永久性保温墙模复合剪力墙结构体系研究[D].太原理工大学,2008.

[5]陈相伟.现浇保温复合墙板热工性能及力学性能研究[D].河北工业大学,2012.

[6]顾天舒,谢连玉,陈革等.建筑节能与墙体保温[J].工程力学,2006,23(z2):167-184.

复合剪力墙结构体系 篇2

【摘要】

简单介绍土木工程材料的发展与历史、几大纤维原丝的生产工艺，介绍FRP材料的特性与种类并分析其优缺点，深入介绍为实现FRP材料高性能化所运用的技术及FRP四大加固技术，提出问题并探讨FRP材料增强新结构。【关键词】

FRP材料

结构

加固

增强新结构 引言

FRP 是复合材料，由于单一材料在性能方面或者其它方面无法 满足具体的需求，所以有了 FRP 的存在，FRP 是将两种或者两 种以上的材料组合而成的新型材料，它是一种高性能纤维复合材料和工程专用纤维复合材料。高性能 纤维复合材料属于高分子复合材料，它是由各种高性能纤维作 为增强体置于基体材料复合而成。其中高性能 纤维是指有高的 拉伸强度和压缩强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重等优良 物性的纤维材料，它是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速 的一类特种纤维。高性能 纤维的发展是一个国家综合实力的体 现，是建设现代化强国的重要物资基础。高性能纤维复合材料 是发展国防军工、航空航天、新能源及高科技产业的重要基础 原材 料，同时在建筑、通信、机械、环保、海洋开发、体育休 闲等国民经济领域具有广泛的用途。

１.土木工程材料的发展与历史

1.1历史

远古时期，人类于穴巢居住；石器时代，人们挖土凿石为洞（古崖居）、伐木搭竹为棚；封建时期，人们可用砖木建房；1760年欧洲工业革命，建筑材料实现了质的飞跃，其标志为钢材、水泥、混凝土的发明与应用；二十世纪开始后，复合材料及高分子材料得到快速发展。1.2传统土木工程材料的缺点（1）耐久性差：如钢筋，型钢，拉索等

（2）性能单一性，不可设计性：如震后可恢复性较差

（3）低强度重量比，限制结构的发展：如大跨斜拉桥，悬索桥等（4）无法实现自监测功能：结构安全性能隐患 1.3土木工程材料的基本性质

（1）材料的力学性质 A 强度与比强度 B 材料的弹性与塑性 C 脆性和韧性 D 硬度和耐磨性;（2）材料与水有关的性质: A 材料的亲水性与憎水性 B 材料的含 水状态 C 材料的吸湿性和吸水性 D 耐水性 E 抗渗性 F 抗冻性（3）材料的热性质: A 热容性B 导热性 C 热变形性

（4）材料的耐久性,是指用于构筑物的材料在环境的各种因素影响下, 能长久的保持其性能的性质

1.4土木工程材料的发展趋势

随着地球人口的增长，人类为了生存之需，土木工程材料未来至少应朝5个方向发展，及高空、地下、海洋、沙漠及太空。同时，绿色、高性能的材料亦是土木工程材料的发展趋势。2.纤维原丝

2.1我国鼓励发展的四大高科技纤维：碳纤维（CF）、芳纶（AF）、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）、连续玄武岩纤维（CBF）

2.2碳纤维生产工艺

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。

2.3玻璃纤维生产工艺 池窑拉丝工艺又被称为一次成型工艺，这种生产工艺是将各种玻璃配合料在池窑熔化部经高温熔成玻璃液，在澄清部排除气泡成为均匀的玻璃液，再在成型通路中辅助加热，经池窑漏板，高速拉制成一定直径的玻璃纤维原丝。一座窑炉可以通过数条成型通路，安装上百台拉丝漏板同时生产。

2.4玄武岩纤维的制备

连续玄武岩纤维的生产流程图窑前料仓玄武岩矿石称量加料机浸润剂粗纱细纱其它制品烘干拉丝机原丝 2.4.1玄武岩的分布与作用 玄武岩(basalt)属基性火山岩。是地球洋壳和月球月海的最主要组成物质，也是地球陆壳和月球月陆的重要组成物质。玄武岩在地球上分布广泛，遍及各大洋和各大洲。月球玄武岩是构成月球的主要岩石之一。主要分布在深海洋脊、洋盆内群岛和海山岛、弧和活动大陆边缘、大陆内部，可作为基石研磨材料来磨金属、磨石料，同时可用于作过滤器、干燥器、催化剂等。

2.4.2连续玄武岩纤维 连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fibre 简称CBF）是以火山岩为原料经1500℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色，属于非金属的无机纤维，被称为21 世纪无污染的“绿色工业原材料”。同时，连续玄武岩纤维是关乎国家安全的重要战略物资，是支撑高技术产业发展的新型高技术绿色纤维材料；又是国民经济发展新的基础材料 ；也是国民经济发展新的增长点的绿色原材料！2.4.3中国发展玄武岩连续纤维的前景

（1）原料，我国地域辽阔，玄武岩储量非常丰富，但不同玄武岩纤维需要不同类型的玄武岩（2）市场，中国本身就具有新材料应用的庞大市场（3）成本，中国具有低成本制造玄武岩纤维得天独厚的条件

（4）技术，全球玄武岩纤维的技术及规模尚处于初级阶段，这给我们追赶乃至超过国外的先进 技术水平提供了很大的发空间和市场机遇 3.纤维复合材料

纤维复合材料是以纤维材料作为增强材与基体结合形成的复合材料，简称FRP(Fiberreinforced polymer)。在城市工程中常用的FRP材料有：碳纤维FRP，芳纤 维FRP，玻璃纤维FRP和玄武岩纤维FRP。3.1 FRP材料的种类

（1）FRP 片材，包括 FRP 布和 FRP 板：主要用来粘贴在混凝土结构的表面对其进行加 固补强

（2）FRP 棒材，包括 FRP 筋和 FRP 索：主要在 FRP 筋混凝土结构、FRP 预应力混凝土 结构和桥索 中替代钢筋和钢绞线；（3）FRP 网格材和 FRP 格栅：作为混凝土结构中的配筋或简易工作平台

（4）FRP 拉挤型材：截面形式灵活多样，力学性能好，用途广，是 FRP 结构应用的主要 产品

（5）FRP 缠绕型材：主要用作 FRP 管混凝结构土，可以作为柱、桩，甚至梁，使构件 性能大大优于普通钢筋混凝土

（6）FRP 夹层结构和蜂窝板： 由上下面的 FRP 板和夹心材料组成，充分利用了面层 FRP 材 料强度，有很高的强度重量比和刚度重量比，是非常合理的构 件形式，主要在梁和桥板中应用

（7）还有一些其它工艺的 FRP 产品，如：模压产品、层压和卷管产品、热塑性成型产品以 及手糊产品（低压接触）等等 3.2 FRP材料的特性

（1）轻质高强。FRP 材料最突出的优点在于它有很高的比强度（极限强度/相对容重），即通常所说的轻质高强。FRP 的比强度是钢材的 20～50 倍，因此采用 FRP 将会大大减轻结构自重。在桥梁工程中，使用 FRP 结构或 FRP 组合结构作为上部结构可使桥梁的极 限跨度大大增加[4,5]，并且可以减小地震作用的影响（2）良好的耐腐蚀性。可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中抵抗化学腐蚀,这是传统结构 材料难以比拟的。目前在化工建筑、地下工程和水下特殊工程中，FRP 材料耐腐蚀的优点已 经得到实际工程的证明

（3）良好的可设计性。与传统结构材料相比，这是 FRP 所独有的。工程师可以通过使用 不同纤维种类、控制纤维的含量和铺陈不同方向的纤维设计出各种强度和弹性模量的 FRP 产品。而且 FRP 产品成型方便，形状可灵活设计 4.纤维复合材料的高性能化

4.1混杂/复合技术 主要包括多种纤维混杂技术 与纤维与钢筋复合技术。其中，由于单种纤维性能较为单一，如碳纤维的价格高、抗冻融不佳、抗辐射差，玻璃纤维、玄武岩纤维等疲劳强度不高、蠕变大、耐碱腐蚀不佳等，从而产生了多种纤维混杂/复合技术。即将性能各异的多种纤维材料，按照不同的结构性能要求，进行混杂设计达到不同的力学性能，从而从根本上改变传统材料单一不可设计性。而纤维与钢筋复合技术则是通过复合界面粘结提升技术、树脂提升技术、筋材表面处理技术，实现钢筋与纤维有效混杂和复合，从而提高其性能。

4.2 FRP智能化 FRP智能化主要体现在两种材料的应用上，即混杂碳纤维传感材料与自传感FRP智能筋/索。首先，单种碳纤维在出现断裂前尽管线性好，但在很大一个应变区间电阻变化率很 小，一般在1-2%以下，在现场很难进行精确测量；且在通常情况下，碳纤维电阻的快速变化往往伴随着碳纤维的最终断裂，导致有效测量范围较窄。所以，我们运用碳纤维传感混杂技术与碳纤维传感增敏技术来降低小电阻变化率所对应的应变范围，同时在整个测量范围内，可以使电阻随应变的变化出降现一个阶梯状变化的关系。

其次，由于分布式光纤传感具有分布式的测量优势和光学测量的稳定性，是最佳的传感元件之一，但是光纤本身比较脆弱，与土木工程的恶劣环境不能相容，而FRP具有优异的力学性能和耐久性能，且与光纤之间存在天然的物理相容性，所以我们将光纤与FRP进行复合，得到了自传感BFRP智能材料。这种智能材料具有优良的传感性能、高强的力学性能、卓越的耐久性能，同时在环保、价格上具有较高的综合优势，被认为具有广泛应用前途。

5.纤维复合材料加固结构 相比于FRP加固，传统加固方法具有施工周期长、难度大、费用高、复杂结构不易加固、不能高效修复和提升钢筋混凝土(RC)结构功能等缺点。而如今在国际上FRP加固重大工程结构技术已进入主流地位。如：澳大利亚西门大桥40余公里桥段采用FRP加固；3.11东日本大地震显示了FRP加固铁路高架桥效果优于钢材。现今，纤维复合材料加固结构共有以下五大技术： 一是FRP抗弯/抗剪承载力加固技术，此技术是单将FRP片材（板材）粘贴于钢筋混凝土梁的底面和侧面，这是提高钢筋混凝土构件抗弯/抗剪承载力的一个有效措施。首先，FRP将与受拉钢筋一起提供抗弯作用从而起到抗弯加固的作用，其破坏的主要模式为FRP拉断、顶部混凝土压碎、FRP-混凝土界面剥离三种方式；其次，粘贴于混凝土梁/柱侧面的FRP与抗剪腹筋作用类似，是用于限制混凝土斜裂缝发展，从而起到抗剪加固的作用，其主要破坏模式为FRP拉断、FRP-混凝土界面剥离。

二是FRP抗震加固技术，由于FRP材料具有高强、轻、薄、易于施工的特点，因此与传统的包钢或增大混凝土截面加固方法相比，FRP材料具有明显优势。FRP抗震加固可以通过包裹粘贴或封闭缠绕纤维布，或在柱外侧套上预制成型的FRP管来实现，此技术对柱抗震加固具有重大贡献，可提高混凝土的变形能力、柱延性、柱抗剪能力与抗压强度，同时降低轴压比。

三是FRP预应力加固技术，此技术的三大步骤为：预张拉不含浸纤维布、粘结和养护、剪断释放端部纤维布。预应力FRP加固混凝土能显著提高构件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载，改善受弯构件在长期荷载的力学性能，提高构件的疲劳寿命；预应力CFRP加固钢梁后，其屈服荷载和极限荷载相对于对比梁都有明显的提高，其提高的程度随着预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大；预应力CFRP加固对钢梁的刚度提高作用也比较明显，对低强度的钢材，提高效果更明显。而采用预应力FRP加固工程结构的关键问题在于预应力的施加体系、预应力控制值、预应力损失和端部的锚固。

四是FRP网格水下加固技术，此技术通过预制、潜水、安装、压浆四个步骤来实现，通过FRP网格水下加固技术，结构受力性能和耐久性能均显著提高，同时，此技术已形成了一套完整的施工功法，大大降低了成本与工期。6.纤维复合材料增强新结构

6.1背景问题及提出 目前土木工程在材料上存在三大问题：其一是是钢材腐蚀问题严重，基础设施服役周期长，钢材腐蚀因素过多，给世界各国带来巨大损失，尤其是基础设施建设规模已超过世界上其他国家总和的我国，面临的局面尤其严峻。同时，国家海洋战略中需要建造各种海洋工程设施，导致钢材在海洋环境中的腐蚀问题更加突出。其二是重大工程结构各项性能亟需高度提升，在现今的工程中，正常使用条件下的部分结构仍然存在短命及安全隐患问题（预应力混凝土大跨箱梁桥几乎是“无箱不裂”，结构下挠现象突出，工程结构倒塌事件多有发生），同时极端荷载（地震、爆炸、冲击）作用下重大结构的安全设计还没有完全解决，各种快速修复要求的可修复性设计的基础理论也未建立。最后是重大工程结构的轻量化，现在的高层建筑、大跨桥梁等重大工程结构85%以上是自重，这巨大重量意味着结构的高负荷、高地震响应和高成本。因此，需要轻量化进行结构减压和超越，以实现其高性能和长寿命。6.2损伤可控结构抗震设计理论

现有规范抗震设计要求“中震可修“，但无定量的计算方法，同时其变形性大、不可修复，而新型抗震设计要求”中、大震可修“，其变形性小，但缺乏理论指导与设计方法，由此诞生了损伤可控结构抗震设计理论。其原理如下图所示：

6.3全BFRP筋增强混凝土结构 与传统材料相比，全BFRP筋具有以下三大优点:粘结性能提升、弯折搭接更灵活、承载能力（抗弯承载、抗剪承载）更强。其计算如下（粘结滑移）（弯折搭接）MuEuA(hxc/2)（抗弯承载力）

V0.7ftbh0ffAfh0/s（抗剪承载力）

6.4 FRP索结构 FRP索结构的一个应用为体外预应力索。体外预应力索的布索方式分为单纯型和混合型。单纯型将预应力索部分布在构件截面以外，混合型则将预应力索部分布置在构件截面以外，部分布置在构件截面以内。截面以外的预应力索大多锚固在桥梁支座外或中间横隔梁上，中间通过设置转向来改变索的方向，因此一般情况下体外预应力索多呈折线型。由此可知，索只能在转向块处与混凝土接触，因此能够大大减少预应力摩擦损失，提高预应力效益。索布置在腹板以外，避免了体内布筋时腹板中由于波纹板较密，腹板不易振实的缺点。此外，索布置在体外，可以很方便的维护和替换。

6.5FRP组合结构 FRP 组合结构包括混杂FRP-混凝土组合结构、钢-FRP组合桁架结构体系与FRP桥面板-钢梁结构。它是指将 FRP 与传统结构材料，主要是混凝土和钢材，通过受力形式上的组合，共同工作来承受荷载的结构形式。FRP 与混凝土通过合理的组合方式使 FRP 型材与混凝土共同受力，发挥各自的优势，达到提高受 力性能、降低造价、增强耐久性、便于施工的目的。FRP 与钢材组合，可发挥出钢材的高弹性模量和 FRP 耐腐蚀、耐疲劳性能好的优势，达到互补的效果。可在拉挤 FRP 型材时，直接将钢筋和钢丝嵌入 型材中成型；也可在钢结构外部采用 FRP 型材封闭，一方面防止钢结构锈蚀，另一方面可与钢结构共 同受力。还可用钢结构骨架与 FRP 织物蒙皮结合的组成蒙皮结构。结语

随着经济高速发展和技术飞速进步，世界各国对土木工程的要求越来越高。在有些条件下传统建 筑材料很难满足这种发展要求。FRP 复合材料具有轻质，高强，耐腐蚀，抗疲劳，耐久性好，多功能，适用面广，可设计和易加工等多种优点。在重要的土木工程中，如超大跨，超高层，地下结构，海洋 工程，高耐久性的应用，以及特殊环境工程，永久性工程，结构加固修复，大型工程结构的在役监测 等的应用，都具着巨大的优越性。它可以满足现代土木工程，对新型建筑材料提出更新，更高的要求。FRP 复合材料作为一种新型的有发展潜力的建筑材料与技术，并不是要取代传统的建筑材料-钢材与混 凝土，而是做为传统建材的一个重要补充。FRP 复合材料在土木工程中的应用技术与材料研究开发,在 当今世界上已成为复合材料界与土木工程界共同研究开发的一个热点。该技术研究开发成功后将会极 大地推动现代土木工程的技术进步。它还将为现代复合材料产业开辟出巨大的应用市场，因而具有非 常广阔的发展应用前景。参考文献

[1] 叶列平，冯鹏.FRP 在工程结构中的应用与发展．土木工程学报，2006，03：24—34 [2] 王全凤，杨勇新，岳清瑞.FRP 复合材料及其在土木工程中的应用研究．华侨大学学7 报，2005，01

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复合剪力墙结构体系 篇3

摘 要】根据《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》，对布置少量剪力墙的框架-剪力墙结构在设计时采用不同的结构体系分析进行探讨，以确定结构计算中选取合适的结构体系。

【关键词】框架；框架-剪力墙；规定的水平力；倾覆力矩

Discussion on the framework set up a small amount of shear wall structure system

Cheng Hai-yan,Cheng Qi-fen

(Three Gorges University Institute of Architectural Design Yichang Hubei 443002)

【Abstract】According to "high-rise building concrete structures" and "Seismic Design of Buildings", arranged for a small amount of shear wall frame - shear wall structure with different structural systems designed to explore the analysis to determine the structural calculations, select the appropriate architecture.

【Key words】Frame;Frame - shear wall;Horizontal force required;Overturning moment

1. 前言

近年来在结构设计中会碰到一些高层建筑，由于功能要求不好布置剪力墙，不能采用框架-剪力墙结构体系。当采用框架结构体系时，虽能满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）中对A级高度钢筋混凝土高层建筑最大使用高度的要求，但计算结果中位移和周期比无法满足规范要求，在框架结构体系中增加少量的剪力墙才能使计算满足规范要求。那就会有如下几个问题：（1）布置多少剪力墙算少量剪力墙？（2）布置了少量剪力墙的框架应算框架结构还是框架-剪力墙结构？（3）在进行计算时，程序中的结构体系信息是选择框架结构还是框架-剪力墙结构？

2.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）以下简称《抗规》中第6.2.2条对抗震等级为一、二、三、四级的框架梁柱的内力设计值做了调整，有目的的增大柱的内力，体现“强柱弱梁”的设计概念。“ηc——框架柱端弯矩增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别为1.7、1.5、1.3、1.2；其他结构类型中的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1.”；6.2.5条：“ηvc——柱剪力增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.5、1.3、1.2、1.1；对其他结构类型的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。”从中可以看出框架柱弯矩增大系数和柱剪力增大系数不仅与结构的抗震等级有关，还与其结构体系有关；框架结构的计算及构造措施更高于框架-剪力墙结构，故在对高层建筑进行结构设计之前，必须先判定其结构体系，本文仅针对在框架中设置少量剪力墙的结构体系进行探讨

（1）《高规》第8.1.3条明确了抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总倾覆力矩的比值来确定相应的计算方法。当在规定的水平力作用下框架部分承担的倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%但不大于80%时，意味着剪力墙的数量偏少，按框架-剪力墙结构设计，最大适用高度可比框架结构适当增加，框架部分抗震等级和轴压比均宜按框架结构规定采用；当框架承担的倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的80%时，意味着结构中剪力墙的数量极少，按框架-剪力墙结构设计，最大适用高度应按框架结构采用，框架部分抗震等级和轴压比均应按框架结构规定采用。

（2）框架结构设置少量剪力墙的结构体系以框架结构作为受力主体，通过增加适量的剪力墙数量，对框架结构的受力性能和结构指标进行调节和改善以满足规范的要求。

（3）以某大楼为例，抗震设防烈度6度，场地类别为Ⅲ类，地上15层，地下1层，结构嵌固在地下室顶板，地下室层高为4.2m，第1层层高为5.5m，第2~7层层高为4.2m，8层及以上各层层高为3.6m，室内外高差为0.45m，房屋结构计算高度为H=5.5+4.2x6+3.6x8+0.45=59.95m。此高度小于60m，满足《高规》第3.3.1条A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度，此结构可采用框架结构体系，但经计算，其结构位移及周期指标不满足《高规》的要求，需要采取增加剪力墙的措施，由于建筑功能的限制，仅在建筑四角角部布置了剪力墙，计算后发现，在规定水平力作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%，意味着该结构的剪力墙数量极少。

（4）按《高规》第8.1.3.4条的要求，该结构应按框架剪力墙进行设计，抗震等级及轴压比控制按框架结构控制。

（5）《抗规》第6．1．3 条指出，钢筋混凝土房屋抗震等级的确定：当设置少量抗震墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％时，其框架的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。

（6）对《抗规》的上述规定可以从以下几个方面理解： 关于框架和抗震墙组成的结构的抗震等级。设计中有三种情况：其一，个别或少量框架，此时结构属于剪力墙结构体系的范畴，其剪力墙的抗震等级，仍按剪力墙结构确定；框架的抗震等级可参照框架-剪力墙结构的框架确定。其二，当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时，其框架部分是次要抗侧力构件，按本规范表6．1．2框架-抗震墙结构确定抗震等级；其三，墙体很少，在规定的水平力作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定。

（7）《抗规》明确了底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％时仍属于框架结构范畴。

（8）按多道抗震防线的概念设计要求，框架-剪力墙结构，墙体是第一道防线，对于这种少墙框架结构，剪力墙抗震性能较差，剪力墙受力过大，易过早破坏，当剪力墙出现裂缝而刚度退化后，引起框架和剪力墙之间的塑性内力重分布，使框架成为主要的抗侧力构件，此时虽然整体刚度减小，所吸收的地震能量也减少，但框架部分承担的地震作用反而有可能增大，故笔者认为，这种少墙框架应同《抗规》的规定按框架结构进行设计，让框架部分成为抗震的第一道防线。

（9）虽然《高规》第8.1.3.4条规定“……框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。……”但在模型计算时选用了框架结构和框架-剪力墙结构其计算结果是不一样的，如前所述的内力调整，柱子的最小配筋率等，为满足“小震不坏，大震不倒”的抗震设防目标，应选用对结构有利的结构形式进行设计。

3. 结语

框架中布置少量剪力墙的框架剪力墙结构属于一种特殊的结构体系，在设计中和使用中存在很多不确定的因素，加之《高规》与《抗规》的不同，给我们的结构设计带来了很多的疑惑，又因为这种少墙框架结构抗震性能差，所以在进行结构设计的时候，当一定要采用此种结构体系时，一定要认真对待，仔细分析，按框架结构及框架-剪力墙结构均进行计算比较，合理设计。

同时设计中应尽量采用概念清晰，体系明确的框架-剪力墙结构形式，以使结构更安全合理，经济适用。

参考文献

［1］ JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程［S］．

［2］ GB50011-2010建筑抗震设计规范［S］．

［作者简介］ 程海艳，女，职称：工程师。

程其芬，女，职称：工程师。

复合剪力墙结构体系 篇4

一、轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构体系概述

1. 轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构特点

总体来讲, 复合剪力墙的优势表现在以下方面:首先轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构体系的原料来源多为胶结材料以及工业废料, 通过一定的外加剂以及制造技术构成符合施工要求的墙体材料。这种新技术完全不用粘土砖, 避免了对土地资源的破坏, 同时能够做到废物利用, 真正实现节能环保;其次轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构体系有效解决了施工难题, 即是“热桥”问题, 并且能够在整体上实现改善居住环境、增加有效建筑面积的效果;再次, 轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙结构体系采用的是模腔中浇筑免振捣技术, 能够使混凝土和墙模砌块结合成具有优良结构体系的整合体, 这对于保证保温工程的同步施工具有重要意义;最后, 轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙具有较强的适应性以及综合性能, 特别是在多层以及中高层建筑中能够发挥节能、抗震、保温效果, 同时具有工业化生产和自重轻等优势。

2. 轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙体系热工系数

我国《民用建筑节能设计标准》对围护结构系数限制进行设定, 通过将轻骨料免拆墙模复合剪力墙热工系数与《标准》中的进行对比可以计算出保温砌块的技能效应。总热阻计算方式如下:

其中砌块的导热系数取值为0.068, 混凝土的导热系数取值为1.75, 代入数值可计算出Ko=0.497w/m2/k。

与传统的EPS板相比较, 轻骨料免拆保温墙模复合剪力墙体系的各项热工系数均显示出较大的优势, 具体见表1。

通过对比分析可以发现轻骨料免拆墙模复合剪力墙保温砌块能够达到50%节能要求, 与传统的EPS板体系比较, 复合剪力墙的热阻具有极大的提升, 同时又能够节省支拆模板成本, 具有更强的实用性。

运用元软件能够对轻骨料免拆墙模复合剪力墙结构体系的保温性能进行模拟。并得出不同结构体系下墙体保温实效, 本文通过这种分析方法对比了轻骨料免拆墙模复合剪力墙与外贴EPS板、普通砖墙的保温性能, 具体情况见表2。

二、轻骨料免拆墙模复合剪力墙体系施工工艺

1. 施工流程

2. 施工要求

在基础和墙顶施工时, 首先要检查基础以及墙顶的性质和状态, 保证其具有良好的平整度, 如果发现有凸出的混凝土要及时予以清除;进行砌筑前, 要确定防潮层以及楼面的标高, 必要时使用C10细石混凝土或者水泥砂浆进行找平处理;完成找平后要认真查看龙门板轴线, 经过测量计算确定中心轴心并进行标记。对于一层以上的楼面轴线确定可以运用经纬仪或者垂球将轴线引测至二楼以上;完成弹线后需要对门窗、空洞进行砌块排列, 务必保证进行砌块的瓦工具有良好的操作技能, 从而能够形成整齐紧实的排列效果, 灰缝的宽度也要保持均匀。进行完善的排列砌块是为了对门窗、空洞、附墙垛等的墨线放线精度进行进一步的核对, 从而确定其是否符合砌块模数。再此基础上尽量避免对砌块造成破坏, 并且保证砌体具有均匀的灰缝。一般情况下应保证砌块间的空隙为10mm;建立皮数杆能够对砌块垂直方向的尺寸形成良好的控制, 并且进一步保证铺灰和砌块的均匀。常用的皮数杆是一根长度在2m左右的木板, 为了保证控制标高质量, 在每个皮数杆上都会标有皮数、楼板、门窗洞、过梁等墙体结构的位置。在建立皮数杆时, 最好使用水准仪进行辅助, 设立位置为建筑的四个边角以及纵横墙交接处, 先用水准仪确定标高, 保证建筑物和皮数杆的±0.00相符合, 再此基础上就可以进行皮数杆连接。如果墙体长度超过一般建筑则要增加皮数杆的数量和密度, 通常12m左右树立一根皮数杆;提升墙角盘角和挂线质量能够最大程度保证墙面具有良好的水平和垂直角度, 因此在通常的砌筑施工中要首先进行墙角砌筑。通过上一步骤树立皮数杆, 可以为墙角砌块高度提供依据, 砌层高度和皮数杆必须具有良好的契合度, 保证“一皮一吊, 两皮一靠”, 使墙角保持两个方向的垂直。完成砌角后就可以进行挂线处理, 挂线主要是为中间墙体的砌筑奠定基础, 合理的挂线能够保证墙面具有良好的光洁度, 常用的挂线方式为单面挂线, 而在盘角时则需要做到随砌随盘;墙模砌块砌筑是整个轻骨料免拆墙模复合剪力墙体系施工的关键环节, 其施工质量基本上决定了工程项目的整体效益, 并且对保温效果也具有重要的影响。为了保证砌筑质量要做到以下几点:第一是准确计算以砌块高度以及灰缝厚度为基础的皮数, 将制作好的皮数杆放置于墙的交接位置以及转角处, 如果墙体长度在一般范围之内, 则应保证皮数杆的间距≤15m。受到轻骨料免拆墙模复合剪力墙特征的影响, 所有的建筑外墙都应使用平行砌筑方式, 并使用皮数杆对砌块层的位置进行严格的控制, 每完成一个楼层都要进行一次校对, 校对内容包括标高、轴线精度、水平度等, 允许一定范围的偏差, 并在楼板顶施工中予以纠正。此外, 钢筋的绑扎要按照水平方向和垂直方向进行, 施工方式可以参见图2、图3。

三、结语

短肢剪力墙结构体系设计 篇5

1 短肢剪力墙结构体系简介

短肢剪力墙主要布置在房间分隔墙的各交点处。视结构抗侧力的需要和与分隔墙相交的形式而布置适当数量的短肢墙,并在各墙肢处布置连系梁,从而把这些墙连结成一个整体形成结构体系,未布置剪力墙的间隔墙则用轻质砌体来填补。短肢剪力墙结构体系具有以下特点:

1)竖向构件的布置可结合建筑平面,布置在隔墙位置处。如中心竖向交通区可处理成筒体或短肢剪力墙,基本不会与建筑使用功能相冲突,底部能与商场等服务用房相结合。

2)墙的多少和墙肢长短主要视抗侧力的需要而定,布置灵活,还可通过不同的尺寸和布置调整刚度和刚心的位置。可供选择的方案较多,较易处理楼盖的支承。

3)连结各墙的梁,亦随墙肢位置而位于间隔墙竖平面内,属于隐蔽型的。

4)利用部分轻质砌体代替剪力墙,房屋总重量可以减轻,加快施工速度,还可减轻地震时结构所受的地震作用。

5)墙肢高宽比大,延性较好,破坏时多以弯曲破坏类型为主。连梁跨高比较大,地震作用时首先在弱连梁两端出现塑性铰,耗能作用很好。

2 短肢剪力墙的判定

常见的短肢剪力墙有“T”型、“L”型、“Z”型、“[”型、“十”字型、“一”字型和折线型等。目前常见的短肢剪力墙的判定有如下几种:

1)《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—011,以下简称高规)的定义:短肢剪力墙是指墙肢截面肢高厚比为5～8的剪力墙[6]。

2)文献[4]定义为:短肢剪力墙是指肢高厚比为4～6的剪力墙,是介于异性框架柱(肢高厚比为2～4)和一般剪力墙(肢高厚比大于6)之间的一种剪力墙。

3)目前结构设计常用的SATWE软件判定的原则为:小于等于两肢相连且都满足短肢要求的剪力墙才是短肢剪力墙。

4)文献[5]建议,剪力墙的厚度不小于H/15,不小于300 mm且长度大于2 000 mm,可不按短肢剪力墙考虑。

5)《北京市建筑设计技术细则-结构专业》规定:当墙肢截面高厚比虽满足5～8,但墙肢两侧均与跨高比≤2.5的较强连梁相连时或有翼墙相连的短肢墙(翼墙长度不小于墙厚的3倍)时,可不作为短肢墙[7]。

6)《全国民用建筑工程设计技术措施-结构体系》规定:当墙肢厚度不小于层高的1/12且不小于400 mm时,即使墙肢截面高厚比在5～8之间,也不应判定为短肢剪力墙[8]。

考虑到短肢剪力墙的抗震性能差,但如果对其采取加强措施,例如在其两端布设刚度较大的构件约束或对底部进行加厚处理,则其刚度和稳定性可大大提高,从而改善其抗震性。综合以上观点,可提出以下短肢剪力墙的判断意见:对于“一”字型剪力墙,一般情况下墙肢长厚比为5～8时属于短肢剪力墙,但若两端都有跨高比不大于2.5的强连梁而形成连肢墙,则可不视为独立的短肢剪力墙;对于两肢的L型、T型剪力墙,只要有一肢墙的高厚比大于8,就可不视为短肢剪力墙;对于三肢及以上剪力墙,当翼墙长度不小于墙厚的3倍时,不管墙肢长厚度比是否大于8,均视为普通剪力墙;对于高层结构底部剪力墙加厚的情况,当剪力墙厚度不小于层高的1/15,且不小于300 mm时,即使墙肢截面高厚比在5～8之间,也不考虑为短肢剪力墙。

3 短肢剪力墙结构的判定

根据《高规》规定:高层建筑不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构[6]。可见,在《高规》中短肢剪力墙结构并未被划分为1种单独的结构类型,而仅是剪力墙结构的1种特殊形式——“短肢剪力墙较多的剪力墙结构”,可简称为“短肢剪力墙结构”。对于“较多”一词,规程没有给出具体的量化标准。

1)《全国民用建筑工程设计技术措施-结构体系》2009版规定,一般情况下当剪力墙结构中所有短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构底部总地震倾覆力矩的40%～50%时可认定为短肢剪力墙结构[8]。

2)广东省实施的《高规》补充规定指出,具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构指短肢墙的截面面积占剪力墙总截面面积50%以上[9]。

3)《北京市建筑设计技术细则-结构专业》2004版规定:当高层由短肢剪力墙负荷的楼面面积与全部楼面面积之比超过50%时,应定义为短肢剪力墙较多的结构。并规定抗震设计时筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%,任一层短肢剪力墙承受的水平剪力不应小于基底剪力的20%[7]。

4)《上海超限高层建筑工程抗震设计指南》认为,当短肢剪力墙截面面积比例大于20%时属于短肢剪力墙结构。

4 短肢剪力墙结构的受力性能与设计要点

4.1 受力性能

剪力墙根据整体性系数α及墙肢沿高度上弯矩的变化,可分为3种类型,如图1所示。

1)满足α≥10,ζ≤[ζ]时,为整体小开口墙,墙上洞口面积较小,抗侧刚度大,整体性很强,墙体截面变形近似符合平截面假定,各楼层墙肢不出现反弯点,变形以弯曲变形为主。

2)满足α<10,ζ≤[ζ]时,为连肢墙,墙体沿竖向开有一系列较大洞口,整体性不是很强,剪力墙截面变形不再符合平截面假定,墙肢不出现或很少出现反弯点,变形仍以弯曲变形为主。

3)满足α≥10,ζ>[ζ]时,墙上洞口较大,墙肢和连梁形成框架梁柱。结构的梁、柱刚度比大,整体性很强,墙肢大多出现反弯点,按壁式框架考虑。

其中,α为剪力墙的整体性系数,表示连梁与墙肢抗弯刚度的比值,α越大,表面连梁对墙肢的约束越小,结构整体性越好。ζ为肢强系数,定义为ζ=In/I。其物理意义可用图2所示的矩形截面双肢截面墙的组合截面进行说明。

I=In+Ij为组合截面的惯性矩;In=∑Airundefined是所有墙肢截面对组合截面形心O的二次面积矩之和;Ij=∑Iji是所有墙肢的截面惯性矩之和。因此肢强系数表达式为

undefined

当墙肢截面为矩形或翼缘宽度固定时,ζ越小,墙肢越强。

为使短肢剪力墙结构的墙肢受力性能和变形性能优于异形柱,尽量不把短肢剪力墙设计成壁式框架。考虑到短肢剪力墙小墙肢、大洞口的特点,不适合设计成整体小开口墙结构,所以,综合安全与经济因素,宜把短肢剪力墙设计为α<10,ζ≤[ζ]的连肢墙。

4.2 短肢剪力墙的布置

1)短肢剪力墙按照均匀、分散、对称、周边的原则进行布置。均匀、分散是要求每片剪力墙的抗侧刚度相近,防止个别刚度特大的剪力墙受力过于集中。对称布置,可使刚心和质心重合,避免或减少结构受到的扭矩。剪力墙靠近结构单元的周边布置,可增大房屋的外围刚度,减小结构的扭转周期。

2)高层建筑不应全部是短肢剪力墙结构。若短肢剪力墙较多,可利用中部的竖向交通中心布置较多的剪力墙,形成完整或较完整的筒体或一般剪力墙来共同抵抗水平力。

3)短肢剪力墙应布置在房间分隔墙的交点处且竖向荷载较大处,以利于梁的支撑。应尽量均匀分布,使其轴向应力不相差悬殊,而且也便于支撑楼盖。

4)短肢墙的数量和长短可根据结构受力的需要来确定。可由基本自振周期来判断剪力墙布置是否合理。各短肢墙应尽量对齐、拉直,以便和连梁构成较完整的抗侧力片。当然,不能完全做到时也容许局部相互错开。

5)建筑的外凸部分、平面外边缘和角点处容易产生大的应力集中,应设置短肢墙加强其整体性,以满足平面刚性和抗扭的要求。

6)采用普通楼板时,短肢剪力墙的间距不应过大,以防止楼板在自身平面内变形过大,否则应采用预应力楼板。

7)每道短肢墙宜与两个方向的梁相连结,连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内,宽度一般与墙肢厚度相等。

8)在保证稳定性和施工方便的前提下,墙肢不宜过厚,尽量不凸出或少凸出间隔墙表面,以采用200 mm、250 mm或300 mm为宜。

4.3 抗震薄弱环节与改善方法

根据工程实践及试验数据,剪力墙结构的抗震薄弱位置主要包括建筑平面外边缘、角点处的墙肢、小墙肢、连梁等方面。若出现扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先断裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构会出现较大的整体弯曲变形,底部周围的小墙肢由于截面面积小且承受较大的竖向载荷,损坏较为严重。而短肢剪力墙结构中,其墙肢刚度不断减弱,导致连梁受剪破坏的可能性增加。因而,设计短肢剪力墙结构时需要对结构的薄弱部位加以强化设计和强化抗震构造控制。如结构布置时应使其刚心和质心尽量接近,以减小结构的扭转效应;严格控制墙肢截面的轴压比,以保证墙肢的承载力和延性;提高短肢剪力墙的抗震等级;各层短肢剪力墙的剪力设计值作相应调整,并保证墙截面的纵向钢筋的配筋率。抗震设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算,保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏,从而发挥好连梁作为耗能构件的作用。

5 结 语

随着现代高层住宅建筑要求大开间、平面及房间布置灵活、方便等特点,短肢剪力墙结构体系在高层住宅中的应用有着广阔的发展前景。在进行短肢剪力墙结构设计时,应注意正确判定短肢剪力墙和短肢剪力墙结构,以把握好结构的受力性能;结合短肢剪力墙结构的特点,进行墙的合理布设;针对该种结构体系的抗震薄弱环节,对薄弱部位强化设计和强化抗震构造措施,从而做出安全、经济、合理的结构设计。

参考文献

[1]佟盛勋.浅议短肢剪力墙结构[J].科技传播,2011(7).

[2]张立力,张冰.短肢剪力墙结构设计问题探讨[J].吉林勘察设计,2008(1).

[3]李安.浅谈短肢剪力墙结构体系设计[J].中国高新技术企业,2009(22).

[4]容柏生.高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[J].建筑结构学报,1997,18(6).

[5]朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[6]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002)[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[7]北京市建筑设计技术细则(结构专业)[M].北京:经济科学出版社,2005.

[8]全国民用建筑工程设计技术措施.结构体系,2009.

剪力墙结构体系合理设计概论 篇6

1 剪力墙结构体系概念设计

通常建筑的总体形式对结构的刚度及承载力会产生较大影响。例如,当建筑物竖向对称时,恒载不会引起水平弯曲,然而当建筑竖向非对称、支承合力不在房屋中心轴上时,将引起总体弯曲,形成倾覆力矩,造成结构受力不均匀,倾覆或产生不均匀沉降,设计中必须考虑这种不利影响。因此竖向体型应尽量对称、规则、均匀,应避免伸出或收进,避免结构垂直方向刚度突变等。当不能避免时,应该在设计最初分析竖向荷载的偏心,并将非对称性的竖向荷载及水平作用按最不利情况组合起来,计算出可能的最大倾覆力矩,进行整体设计。

建筑结构平面布置亦必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载,受力明确,传力途径清楚,平面布置尽量对称、规则,以减小扭转及地震作用的影响。除平面形状外,各部分尺寸都有一定要求。首先平面的长度L不宜过大,长宽比L/B一般宜小于6,以避免两端相距太远,振动不同步而使结构受到损伤;同时为了保证楼板在平面内刚度很大,也为了防止建筑物各部分之间振动不同步,建筑平面外伸也尽可能小。各部分尺寸宜满足JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程中表4.3.3要求。在高层建筑结构中,结构抗侧移刚度不对称会使水平荷载与结构抗侧移刚度的中心(简称刚度中心)偏心,将使房屋整体发生扭转。建筑总体形式与支承体系之间不对称,也会引起水平作用与抵抗剪力不对称,从而产生水平扭转。扭转对结构有很不利的作用,如引起建筑物四角内力与变形增大,甚至破坏。因此设计中尽量使水平荷载合力与刚度中心或支承中心重合。

总之,采用剪力墙结构体系的高层建筑体型宜简单、规则、均匀、对称、减少偏心,使水平荷载和竖向荷载与刚度中心或支承中心重合,满足规范各项要求。

2 剪力墙结构布置

剪力墙布置的主要原则:作为主要的抗侧力构件,合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循“八字方针”即“对称、均匀、周边、连续”。

多高层建筑应具有良好的空间性能,剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置,形成空间结构。在抗震设计中,应避免仅有单向剪力墙的结构布置,并宜使两个方向的刚度接近。当建筑物为矩形、T形和L形平面的可沿两个主轴方向布置,三角形平面可沿三个主轴方向布置。纵横墙尽量拉通对直,以增加剪力墙的抵抗能力。剪力墙具有较强的抗侧刚度和承载力,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可利用空间,墙不宜布置太密,使结构具有适宜的刚度。

剪力墙结构要有较好的延性,当墙的高宽比大于2时,可以设计成延性剪力墙,从而避免脆性破坏。较长的剪力墙宜开设洞口将墙分成较为均匀的若干墙段。每个独立墙段可以是实体墙、小开口墙、联肢墙和壁式框架,墙段之间宜采用弱连梁连接,独立墙段的高宽比不应小于2,墙肢截面高度不宜大于8 m。弱连梁跨高比宜大于6。

剪力墙的门窗洞口尽量上下各层对齐,形成明确的墙肢和连梁。剪力墙宜自下而上连续布置,避免刚度突变。楼梯间一般不应布置在端开间或拐角开间,因为房屋角部扭转应力大,受力复杂。高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构体系,短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。

剪力墙在平面内刚度及承载力大,平面外刚度及承载力小。应控制剪力墙的平面外弯矩。当剪力墙与平面外方向的梁相连时,会造成墙肢的平面外弯矩。此时应当在沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙或扶壁柱,不能设置时,对截面较小的梁可设计为铰接或半刚接,减小墙肢平面外弯矩。

3 剪力墙设计和构造要求

剪力墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪弱弯的原则。即连梁的屈服先于墙肢;连梁和墙肢均应为弯曲屈服。

剪力墙按墙面开洞大小分为整体墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。整体墙指墙体不开洞或开洞系数小于15%,平面假定仍然适用,截面应力可以采用材料力学公式计算,变形属于弯曲型;整体小开口墙指墙体开洞系数为15%～30%,截面应力可采用平面假定的应力加修正应力来解决,变形基本属于弯曲型;联肢墙的墙体洞口系数为30%～50%,截面应力必须列出墙肢微分方程求解,变形由弯曲型逐渐向剪切型过渡;壁式框架的墙体开洞率大于50%,受力情况接近于框架,变形接近剪切变形。

剪力墙的墙肢截面高度hw与厚度bw之比大于8的为普通剪力墙,hw/bw=5～8为短肢剪力墙,hw/bw<5为小墙肢。hw/bw≤3时,宜按框架柱进行截面设计,轴压比、剪压比和箍筋体积率按相应抗震等级框架柱,纵向钢筋配筋率在底部加强部位不应小于1.2%,一般部位不应小于1.0%,箍筋宜沿柱高加密;hw/bw=3～5时,剪力墙底部加强部位在重力荷载代表值作用下轴压比设计限值:一级(9度)为0.3,一级(7度,8度)为0.4,二级为0.5,三级为0.6,边缘构件的纵向钢筋、箍筋及竖向分布筋按剪力墙相应抗震等级设置,水平分布筋与边缘构件箍筋结合考虑。普通剪力墙混凝土强度等级不应低于C20,带有筒体和短肢墙的剪力墙结构不应低于C25。

由于现有结构计算的局限,只注重结构计算不重视结构构造,设计的建筑是不安全的。只有二者并重才能设计出经久耐用、安全可靠的建筑,规范规定的构造措施是结构设计必须遵守的。

4 结语

剪力墙结构体系是一种最常用的结构体系,在设计初期必须对剪力墙结构进行概念设计,使水平荷载和竖向荷载与刚度中心或支承中心重合,并满足规范各项要求;剪力墙作为主要的抗侧力构件,合理的布置是构建良好抗震性能的基础;剪力墙结构体系应采用合理的假定和计算使计算结果接近实际受力情况,并要采取必要的构造措施。并且在设计中要重视先进的建筑结构技术与施工实践,才能设计出技术先进、安全可靠、经济合理的剪力墙结构的建筑。

摘要：对剪力墙结构体系概念设计作了简要论述,根据剪力墙结构体系的特点,对剪力墙结构布置、设计及构造要求进行了分析探讨,以期设计出安全、可靠、经济、合理的剪力墙结构建筑。

关键词：剪力墙结构体系,设计,构造

参考文献

框-剪结构体系剪力墙数量确定 篇7

框架-剪力墙结构,以其适用性和良好的抗震性能,在高层建筑中得到广泛应用。在地震作用下,剪力墙在框—剪结构中几乎承担了总水平地震作用的80%左右,而所有框架所承担的水平地震作用只有20%左右,由此可看出,在框—剪结构中,剪力墙的合理布置对结构抗震有着重要影响,如何合理确定框架一剪力墙结构中的剪力墙的数量问题值得探讨。为此,本文提出了合适的剪力墙数量的简单计算方法,对初步设计有一定的参考价值。

1 剪力墙合理数量的初估方法

通常结构为了更好的抗震,多设剪力墙是有利的。但是,过多的设置剪力墙,也是不经济的。因为,剪力墙太多,虽然具备了较强的抗震能力,但由于刚度太大,周期太短,地震作用会增大,这不仅使上部结构材料增加,而且给基础设计带来了很大困难。目前,我国对这方面的探讨尚不完善,在设计中应根据工程具体情况、建筑物高度、地区设防烈度及参考下面方法取值。通常可依据实际工程中的剪力墙数量作为剪力墙布置的参考,用底层结构截面积(包括剪力墙Aw和框架柱截面积Ac)与楼面面积Af之比(Aw+Ac)/Af来估算剪力墙数量或用剪力墙面积Aw与楼面面积Af之比来估算框架柱Ac。(见表1)

2 按结构侧移的限值计算刚度

根据《高层规层》规定,按弹性方法计算的结构顶点位移与总高度之比,对于一般装修材料,框-剪结构的顶点位移与高之比f/H不宜大于1/700,当装修要求较高的时,顶点位移与高之比f/H不宜超过1/850,在符合此限值的条件下可适当增减剪力墙数量以更好满足结构抗震性能。

顶点位移公式计算:在倒三角形分布活荷载作用下,其顶点位移f为,

其中,为总剪力墙的弯曲刚度;H为剪力墙总高度;q为倒三角形荷载的最大值,并按底部弯矩相等的原则由下式求取;

在中,其中EIw为总剪力墙的弯曲刚度,Cf为框架总抗推刚度;在(2)式中,n为结构层数;FEK为水平地震作用标准值,计算公式为:

而在(3)式中,Geq=0.85G,G为建筑物地面以上总重力荷载;Tg为场地特征周期;amax为相应于地震烈度的地震影响系数最大值;T1为结构自振周期,计算公式为:

(4)式中,准T为考虑非承重墙的周期折减系数,取0.7-0.8;φ1为与λ值有关的系数,

为方便讨论将(1)式改写为

则EIw=φwGH,由可知,当框架-剪力墙结构的刚度特征值λ已知时,即可根据场地类型Tg、许可位移值f/H、设防烈度amax、φλ和φ1算出φw。当φw已知时,根据公式EIw=φwGH可以计算出必要的剪力墙刚度,而在确定剪力墙必须的EIw时,就要先确定刚度特征值λ,由于λ与EIw有关,通常先根据经验初选一个λ值,然后再根据这个λ值确定对应的EIw,如果根据选出的剪力墙数量确定出的λ与原来初选的有差别,则应适当调整,然后再用调整后的λ代入计算,如此反复对比,直至初选的λ和计算的λ相差较小为止。另外,在初选一个λ得到必要的剪力墙刚度EIw后,由,可计算出相应的框架总刚度,即,当据此式计算出的Cf与由已确定的梁柱截面计算的Cf相差较大时,应对框架截面进行调整。

3 用结构自振周期和地震作用校核剪力墙

当选择足够的剪力墙时,结构可满足位移限制,但也常会出现结构刚度较小,剪力墙数量较少,进行位移限值核算时可以满足要求的情况,但这种结构不一定符合工程设计一般要求。所以说选用足够的剪力墙满足位移的要求,只是一个必要的条件.它不是充要条件,更不是唯一条件,要想综合反映结构刚度特征,必须进行结构自振周期校核.从我国各地已建成的框架一剪力墙结构体系的工程实例看,结构布置、截面尺寸、剪力墙数量较合理的工程,其基本周期一般应控制在下列范围内:

T1=(0.09-0.12)n(计算周期,取准T=1.0)

T1=(0.06-0.08)n(实际值,取准T=0.7-0.8)

式中n为结构层数

4 结语

(1)框架—剪力墙结构中,由于剪力墙刚度大,剪力墙将承担大部分水平力,是抵抗水平荷载的主体,因此,合理的剪力墙数量对结构抗震起着重要作用,而剪力墙的合理数量确定可按照文中提到的初估方法进行。(2)剪力墙布置不宜过分集中,每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40%。其次,剪力墙数量的设置应全面考虑抗震设防烈度、近场远场的影响、场地土、结构侧移限值等方面的因素。(3)剪力墙的布置一般按照“均匀、分散、对称、周边”的原则布置,剪力墙的数量应按前文所述方法确定。为能充分发挥框架一剪力墙体系的结构特性,剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩值应不少于总地震弯矩值的50%。(4)剪力墙是框-剪墙结构中重要的抗侧力构件,抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙,且数量要基本相同;在非抗震设计的条件下,允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力墙,由框架承担全部的纵向水平荷载。并且梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合,框架的梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。

摘要：在框-剪结构中,剪力墙的合理布置对结构抗震有着重要影响,剪力墙合理数量的确定一直是国内外学者研究的课题。文章根据顶点位移的限值推导出框-剪结构抗震剪力墙数量的简化确定方法,可供工程设计时参考。

关键词：框架-剪力墙,数量,顶点位移,抗震

参考文献

[1]建筑抗震设计规范GB50011-2001.北京:中国建筑工业出版社,2001.

[2]赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计.北京:中国建筑工业出版社,1995.

[3]包世华,方鄂华.高层建筑结构设计[M].北京:清华大学出版社,1990.

[4]吕西林.高层建筑结构[M].武汉.武汉理工大学出版社,2003.7.

[5]魏忠泽,秦佳娟.框剪结构体系中剪力墙合理数量[J].沈阳建筑工程学院学报,1996.4.

剪力墙体系的结构设计体会 篇8

随着我国城市化进程的迅猛加速,城市的版图不断扩大,城市人口激增,市场对住宅需求量增大的前提下,多层住宅越来越少,取而代之的是高层住宅得到了广泛的应用。高层住宅的优点:可以节约土地,增加住房和居住人口,在我国人口密集的大中城市,通过高层住宅可以解决各方面的矛盾。但是高层住宅也有不足之处,如一次性投资大、公摊面积大、高层住宅的钢材和混凝土每平方米的消耗量都远大于多层住宅,另外还要配置电梯,消防等配套设施。

2 高层住宅的分类

高层住宅按外部体型常分为塔式与板式,按内部空间又分为单元式和走廊式。按结构体系来分,钢筋混凝土高层住宅一般采用剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构。

剪力墙结构是一种传统、成熟、受力性能良好的结构形式,优点是结构本身的整体性好,侧向刚度大,在水平作用下侧移小,且房间里没有梁柱等凸出的部位,便于家具的布置。缺点是结构墙体多,布置不灵活,自重大;框架剪力墙结构与框支剪力墙结构通常是为了使用功能上出现大空间如用做商场、办公室等而采取的一种结构形式,整体刚度相对要弱一点,框支剪力墙的受力性能也弱,含钢量相对大于剪力墙结构。结构方案的选择常规是结合业主的意见,建筑本身的使用功能,当地的抗震设防烈度等因素来综合确定。

3 剪力墙的概念设计

高层结构的概念设计是很重要的一个环节,所谓的概念设计即尽量从宏观上要把结构的受力构件布置的均匀对称,使受力方向作用到构件有利的一面,避免出现荷载应力集中及刚度偏差太大而发生楼座整体扭转的情况。

剪力墙结构常规是指墙肢截面的高度与墙体厚度的比值大于8的结构。在布置剪力墙的时候,尽量布置成“T”形,“L”形,“十”形,“I”形等连续拐弯的墙体,避免出现刚度偏心和扭曲,严格避免设置“一”字形剪力墙,“一”字形剪力墙的稳定性及抗震性均很差。

设计剪力墙结构时,还应注意建筑平面图,看是否存在角窗,结构体系角部设置连续的剪力墙对抗震非常有利,设置角窗与不设置相比,结构整体效应影响较大,结构的抗侧力刚度,自振周期,地震作用及扭转等均有不同程度的差异,设置角窗的剪力墙,外墙的内力会明显加大,配筋也会相应加大。同时,角部的连梁与暗柱配筋也会显著加大,扭转效应明显。若业主坚持做角窗,在尽量劝说无效时,应采取以下几项措施:

1)洞口上下对齐,连梁不能过小。

2)角窗附近不采用“一”字形及短肢剪力墙。

3)角窗对应的房间楼板加厚,钢筋双层双向通长布置。

4)角窗两侧的边缘构件沿楼座通高设置约束边缘构件等措施,总之,设置角窗需慎重对待。

剪力墙结构中的连梁常规是作为高层结构中的耗能构件。剪力墙的破坏分为脆性破坏和延性破坏。脆性破坏是指剪力墙的墙肢抗剪能力不够而发生剪切破坏,剪力墙很快丧失承载力,甚至整个楼座突然垮塌。延性破坏一般分两种情况:一种是连梁不屈服,墙肢发生弯曲破坏,但吸收的地震能量较低,设计中应避免该情况出现;另一种情况是连梁屈服,梁端出现塑性铰,耗散大量的地震能量,同样通过塑性铰来传递弯矩和剪力,这是一种理想的受力机制。因此,在结构设计中,必须十分注意连梁的延性要求。

4 SATWE计算时设计参数的合理选取

计算机程序对楼座的分析计算是概念设计的一个辅助手段,即在正确的概念设计的前提下,对结构进行了一种量化计算。计算时需注意以下几个参数。

4.1结构自振周期折减系数

根据《高规》4.3.17款规定,当非承重的填充墙为砖墙时,框架结构,框架—剪力墙结构和剪力墙结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值:框架结构:0.6～0.7;框架—剪力墙结构:0.7～0.8;框架—核心筒结构:0.8～0.9;剪力墙结构:0.8～1.0;对于其他结构体系或采用其他非承重墙体材料时,可根据工程情况确定周期折减系数。

对于剪力墙结构,高度不太高,抗震设防烈度低的结构,剪力墙的数量不多,会有不少的填充墙,这时,须注意调整结构自振周期折减系数;对于楼座高度比较高(如20层以上),所在地区地震烈度高的结构,根据《建筑抗震设计规范》5.5.1条:各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算,其楼层内最大的弹性层间位移角限值应满足:钢筋混凝土框架为1/550,钢筋混凝土框架—剪力墙为1/800,钢筋混凝土剪力墙为1/1 000,由于结构的刚度要求,这时,剪力墙的数量会增多,填充墙的数量减少,这种情况下,结构的自振周期折减系数可以取到1.0。

4.2水平力的夹角

SATWE总信息里,水平力夹角这个参数是指地震力,风力作用方向与结构整体坐标的夹角,逆时针为正,单位为度。该夹角初始值为零,由计算程序自动算出,当建筑平面比较复杂或者结构的抗侧力构件非正交时,需要进行多方向验算。当夹角小于15°时,对结构的整体计算影响不大,当该角度不小于15°时,需把该值输入总信息,重新进行数检计算。

4.3计算振型数

振型数的选取主要看计算结果,即振型的参与质量不小于总质量的90%,在抗震计算时,高层建筑的振型数应适当多取一些,一般不应小于15个,当有效质量系数在90%以上时,不需再对地震作用进行放大。

5 结语

剪力墙是高层混凝土结构中比较好的受力体系,整体性与空间作用、承载力均优于别的体系,在满足建筑平面使用的前提下,合理把握关键部分及次要构件,关键部分加强,耗能部位放松,对于整个建筑物的安全及造价影响巨大,这也是结构工程师在设计工作中需要不断提高及改进的。

参考文献

[1]GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[2]JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

装配整体式剪力墙结构体系的研究 篇9

经过近10年的发展, 我国装配式住宅虽已取得长足发展, 但在实施中仍面临诸多技术衔接问题。就我国目前情况来看, 这一过程仍需经历很长一段时间。对于混凝土建筑, 从施工生产的角度来看, 建筑物的主体一般由梁、板、墙、柱等基本构件以及围护结构组成, 而不同的构件和围护结构具有不同的施工特点, 其施工生产所需要的物资和人力消耗水平差异较大, 施工质量控制的难度也不相同, 施工速度也有很大差别, 例如:在传统的混凝土结构施工中, 梁、板、阳台等水平构件的施工, 由于需要搭设满堂的脚手架和模板才有工作面, 占用了较多的人力和物资资源, 而墙、柱等垂直承重构件施工时占用场地相对较小;总体上来说传统工法由于受到场地、天气、人员等条件或因素的影响, 在建筑质量方面会存在许多的质量通病, 如果将现浇施工的工法改变为预制为主的施工工法, 把现场难以施工的部分构件转移到工厂里预制加工成半成品, 就可以消除大部分的质量通病, 从而提高建筑物的整体质量水平, 同时能加快建设的速度、降低物料和人工的消耗水平。

2 装配式预制混凝土结构 (PC) 技术简介

用预制和预应力混凝土做成的构件就叫PC构件, PC中包含了两种技术, 其一是预制 (PCa) 的技术, 其二是预应力 (PS) 技术。这是一种不同于现浇混凝土结构的新型结构体系。按照组成建筑的构件特征和性能划分, 装配式混凝土结构建筑的基本预制构件包括: (1) 预制楼板 (含预制实心板、预制空心板、预制叠合板、预制阳台) ; (2) 预制梁 (含预制实心梁、预制叠合梁、预制U型梁) ; (3) 预制墙 (含预制实心剪力墙、预制空心墙、预制叠合式剪力墙、预制非承重墙) ; (4) 预制柱 (含预制实心柱、预制空心柱) ; (5) 预制楼梯 (预制楼梯段、预制休息平台) ; (6) 其他复杂异形构件 (预制飘窗、预制带飘窗外墙、预制转角外墙、预制整体厨房卫生间、预制空调板等) 。各种预制构件根据工艺特征不同, 还可以进一步细分, 例如预制叠合楼板包括预制预应力叠合楼板 (南京大地为代表) 、预制桁架钢筋叠合楼板 (合肥宝业西韦德为代表) 、预制带肋预应力叠合楼板 (PK板) (济南万斯达为代表) 等, 预制实心剪力墙包括预制钢筋套筒剪力墙 (北京万科和榆构为代表) 、预制约束浆锚剪力墙 (黑龙江宇辉为代表) 、预制浆锚孔洞间接搭接剪力墙 (中南建设为代表) 等, 预制外墙从构造上又可分为预制普通外墙 (长沙远大、深圳万科为代表) 、预制夹心三明治保温外墙 (万科、宇辉、亚泰为代表) 等, 总之, 预制构件的表现形式是多样的, 可以根据项目特点和要求灵活采用, 在此不一一赘述。

3 世界各国装配式预制混凝土结构技术发展

大板住宅是第二次世界大战以后发展起来的, 到20世纪80年代装配式混凝土建筑的应用达到全盛时期。日本认为预制装配建筑分为:预制混凝土 (PCa) 与预应力混凝土 (PC) 。日本的PC主要应用在装配式框架结构, 采用预应力方式压接, 属装配速度快的“干节点”。

日本最初的工业化建造混凝土结构为由木木结构转化成的轴线框架结构。由预制混凝土构件组拼的柱与梁结合部位不可能形成无转动的刚性节点, 必须设置梁柱间的剪刀撑。解决该问题的出路是采用剪力墙结构体系, 预制混凝土剪力墙的装配结构是一流的结构形式。

4 全预制装配整体式剪力墙结构 (NPC体系)

装配式剪力墙住宅的特点是应用钢筋混凝土预制外墙、预制内墙、预制楼梯、叠合楼板、阳台板、空调板等预制构配件和功能性部品, 通过工厂预制、机械化装配并考虑装修需求预留接口。

根据日本、香港等地的调研和过往经验, 这种住宅的设计中, 合理应用PC构件尤为重要。首先, 完全预制没有必要, 适当的现场浇筑和施工是需要的, 也是保证质量和安全的必要手段。其次, 过小规模的预制装配不能发挥工业化住宅的特点, 反而增加了施工现场预制吊装与现浇作业之间的矛盾。因此我们要努力探索预制构件使用的合理规模, 节省工期、提高效率、提升品质, 推动住宅产业化的发展。全预制装配整体式剪力墙结构 (NPC体系) 的工艺流程:施工准备→定位放线→预留插筋校正→竖向构件吊装→竖向构件校正及临时支撑安装→浆锚节点灌浆→水平构件吊装→水平构件节点钢筋绑扎→叠合板钢筋绑扎→坚向构件节点钢筋绑扎→节点模板安装→节点及叠合板混凝土浇筑。

工厂制作的高质量预制板与基础可靠连接, 板与板连接牢靠, 成为从基础、楼板、墙板与屋面的整体板式结构。例如由8榻榻米 (0.9×1.8m) 大板组成的房间, 墙板为4块, 楼板为2块可以构成抗震性能不错的房子。壁板内配置双层细钢筋网, 板内预埋波纹管, 插入直径16mm的钢筋使结构成一体。安装顺序为:基础→ (1层楼板) →1层墙板→2层楼板→2层墙板→屋面。墙板与墙板的竖向拼缝采用的连接方法希望能保证等同于无拼缝的结构相同的承载力。

全预制装配整体式剪力墙结构 (NPC体系) 技术的关键节点及楼板叠合层均采用现浇处理, 既增加了结构的整体性, 达到与现浇结构“同等型”;又解决了建筑部件、暖通空调、给排水系统、电气系统等建筑和设备专业的要求, 做到了协调统一、优化配置, 在不降低结构安全性的前提下, 优化了建筑性能和功能。剪力墙结构是多层和高层住宅建筑中最常用的建筑结构形式, 从国内外目前的研究和实践经验来看, 受力合理, 方便施工的墙板节点和接缝设计成为装配式剪力墙结构设计的关键技术, 是决定该结构形式能否形成推广应用的极为重要的影响因素。

预制装配式剪力墙结构体系可以分为:部分预制剪力墙结构体系和全预制剪力墙结构体系。该结构体系的预制化率高, 但是拼缝的连接构造比较复杂、施工难度也较大, 从而难以保证使其完全等同于现浇剪力墙结构。

5 预制装配剪力墙结构面对的挑战和如何破解迷题

装配式混凝土剪力墙结构的研究和应用虽然取得很大的进步, 但仍然存在很多问题, 值得我们进行深入的调查和研究: (1) 建筑工人的劳动力不足和人工费大幅上涨导致更多的企业寻求新的出路。 (2) 预制装配结构如何与现有以现浇混凝土为基础的结构设计与施工质量验收规范匹配适应。 (3) 预制装配剪力墙结构的竖向钢筋连接与水平拼缝处理是核心问题和难题。 (4) 高层住宅建筑平面布置和结构剪力墙布置与预制装配方法协调的问题。 (5) 多个工程实践与探索形成的共识点:1) 楼梯的预制值得肯定, 可以节省大量的施工人工。2) 叠合楼板值得肯定, 可以节省大量模板支撑两种预制叠合楼板。3) 预制阳台板与空调板。预制阳台板, 一定要求与叠合现浇梁板形成整体防止渗漏。预制空调板, 一定与楼板, 叠合现浇成整体。4) 外墙板保温装饰一体化值得重视。预制装配式混凝土剪力墙结构深切符合了我国“十二五”规划中提出资源节约、环境友好的社会主义要求, 是实现建筑节能减排和住宅产业化的有效途径之一, 对于提高资源利用率以及减少建筑对环境的不良影响, 实现四节一环保的绿色发展有着很好的促进作用, 具有十分远大而广阔的应用前景。

摘要：装配式剪力墙住宅的特点是应用钢筋混凝土预制外墙、预制内墙、预制楼梯、叠合楼板、阳台板、空调板等预制构配件和功能性部品, 通过工厂预制、机械化装配并考虑装修需求预留接口。

关键词：装配式,剪力墙,预制,节点

参考文献

[1]陈建伟, 苏幼坡.预制装配式剪力墙结构及其连接技术[J].世界地震工程, 2013 (01) .

[2]李晓明.装配式混凝土结构关键技术在国外的发展与应用[J].住宅产业, 2011 (06) .