新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究

2008-11-17 00:00

　　摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。在建筑結(jié)構(gòu)工程中，為滿足不同的功能和受力需要，根據(jù)材料特性形成復(fù)合受力構(gòu)件或體系，也將是一個(gè)必然的發(fā)展方向。作者在文章中將研究一種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)體系，即新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

　　關(guān)鍵詞：混泥土剪力墻; 復(fù)合結(jié)構(gòu); 構(gòu)件
　　
　　復(fù)合結(jié)構(gòu)體系是一種全新的結(jié)構(gòu)體系，研究它的初衷是為了替代磚混結(jié)構(gòu)，達(dá)到節(jié)約能源，節(jié)約耕地的目的。任何一個(gè)新的住宅體系，從其創(chuàng)立到推廣，應(yīng)用到發(fā)展，必須有充足的理論和試驗(yàn)做支撐，必須解決從設(shè)計(jì)到施工中的一系列問題。文章將從新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu)，復(fù)合結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)理念和復(fù)合墻板的施工研究以及應(yīng)注意的問題四方面，來(lái)研究新型復(fù)合混泥土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
　　
　　一、復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系及新型建筑體系
　　
　　（一）復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系

　　復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系屬于屬于剪力墻結(jié)構(gòu)。復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系是由復(fù)合結(jié)構(gòu)墻體、裝配整體式樓蓋或現(xiàn)澆樓蓋、后澆邊緣構(gòu)件連接而成的裝配整體式結(jié)構(gòu)體系或整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系。復(fù)合結(jié)構(gòu)體系適用于住宅建筑或縱橫墻較多的公共建筑。在8 度及8 度以下地震設(shè)防區(qū)建造時(shí)，房屋高度不宜高于36 米；在地震設(shè)防烈度為8 度的IV 類場(chǎng)地建造時(shí)，高度不宜高于25 米，層高不宜大于3 米。該結(jié)構(gòu)體系可用底部大開間墻肢支撐上部小開間的墻肢結(jié)構(gòu)。該體系房屋可以設(shè)置地下室，但是底部大開間墻肢結(jié)構(gòu)應(yīng)采取加強(qiáng)措施，復(fù)合墻板可設(shè)加強(qiáng)用的構(gòu)造墻框柱和構(gòu)造墻中柱。
　　
　　（二）新型建筑體系--鋼筋混凝土墻體系

　　鋼筋混凝土墻體系一般用于高層建筑結(jié)構(gòu)，以承受墻體平面內(nèi)的水平荷載為主。它分屬于兩種結(jié)構(gòu)體系--框架－剪力墻體系和剪力墻體系?？蚣埽袅w系由鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土抗側(cè)力墻體兩部分組成。前者主要承受豎向荷載，后者主要承受水平荷載?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)體系最大適用高度，當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為6 度時(shí)限高130 米；當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為7 度時(shí)限高120 米；當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為8 度時(shí)限高100 米。適用做高層住宅及辦公樓。目前在高層住宅、辦公樓中采用較多，缺點(diǎn)是室內(nèi)露梁、柱，而且要達(dá)到65％節(jié)能設(shè)計(jì)尚無(wú)可靠方法。剪力墻體系一般多采用橫墻承重方案，也可采用縱橫墻承重方案，在橫墻承重方案中縱向亦應(yīng)有較為堅(jiān)強(qiáng)的抗側(cè)力墻體，以抵抗縱向水平荷載，故一般將內(nèi)縱墻按承重墻處理。同時(shí)，為了提高建筑物的抗側(cè)力強(qiáng)度與剛度，宜將所有抗側(cè)力墻體沿縱橫向?qū)φ⒗?。剪力墻體系中一個(gè)重要問題是開設(shè)門窗或其它洞口的問題。在抗側(cè)力墻上不可避免地要開設(shè)洞口，如果洞口的大小和位置不合理，會(huì)導(dǎo)致抗側(cè)力墻體乃至整個(gè)建筑物剛度的過(guò)大削弱。
　　
　　二、復(fù)合結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)理念
　　
　　（一）輕質(zhì)高強(qiáng)理念。在住宅及辦公類建筑中，過(guò)去的傳統(tǒng)建筑80％以上采用磚混結(jié)構(gòu)，其重量為180KN/㎡～200KN/㎡。而一般活荷載（使用荷載）僅為20KN/㎡，占全部建筑重量的1/9-1/10。這就意謂材料性能的90％，左右為自身重量所消耗，于是造成了材料極大浪費(fèi)。而一般承重砌體常用Mu10 磚，M7.5 水泥砂漿砌筑。其軸心抗壓強(qiáng)度為1.79MPa，復(fù)合結(jié)構(gòu)體系采用混凝土，其常用標(biāo)號(hào)≥C25，以C25 混凝土為例，其軸心抗壓強(qiáng)度為11.9Mpa。是前者的7.5 倍，因此，必將大大提高材料的使用效能及安全度。
　　
　　（二）焊接鋼筋網(wǎng)是國(guó)際上推行的做法，美國(guó)CAI 規(guī)范規(guī)定，凡采用焊接鋼筋網(wǎng)（光面或變形的）配筋率可以降低，其規(guī)定如下：

　　豎向鋼筋面積與混凝土毛面積之比的最小比值規(guī)定如下：

　　（1）對(duì)于規(guī)定的屈服強(qiáng)度不小于400 Mpa，號(hào)數(shù)不大于15 號(hào)的變形鋼筋，最小比值為0.0012；

　　（2）對(duì)于其它的變形鋼筋，最小比值為0.0015；

　　（3）對(duì)于不大于W31 或D31 的焊接鋼絲網(wǎng)（光面的或變形的），最小比值為0.0012。

　　水平鋼筋面積與混凝土毛面積的最小比值規(guī)定如下：

　　（1）對(duì)于規(guī)定的屈服強(qiáng)度不小于400 Mpa，號(hào)數(shù)不大于15 號(hào)的變形鋼筋，最小值為0.0020；

　　（2）對(duì)于其它的變形鋼筋，為0.0025；

　　（3）對(duì)于不大于W31 或D311 的焊接鋼絲網(wǎng)（光面的或變形的），最小比值為0.0020。
　　
　　三、復(fù)合墻板的施工研究
　　
　　復(fù)合墻板的施工可采取一側(cè)(較薄)預(yù)制一側(cè)現(xiàn)澆、兩側(cè)同時(shí)現(xiàn)澆、兩側(cè)全預(yù)制的施工工藝，研究它的施工工藝是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵，每個(gè)工程都應(yīng)抽取有代表性的墻板按照技術(shù)方案進(jìn)行樣板試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后方可正式施工。
　　
　　（一）一側(cè)（較?。╊A(yù)制一側(cè)現(xiàn)澆施工工藝如下：

　　（1）預(yù)制場(chǎng)地的平整、硬化；

　　（2）網(wǎng)架板混凝土較薄一側(cè)向上，水平置于預(yù)制場(chǎng)地中；

　　（3）保溫層的襯墊（防止保溫層位移）和邊模的支設(shè)；

　　（4）（低流動(dòng)性）混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)；

　　（5）墻板邊緣構(gòu)件（暗柱）鋼筋綁扎和安裝；

　　（6）預(yù)制板的吊裝、就位、節(jié)點(diǎn)連接錨筋綁扎;

　　（7）現(xiàn)澆側(cè)模板支設(shè)與預(yù)制側(cè)加固；

　　（8）墻板現(xiàn)澆側(cè)及其邊緣構(gòu)件混凝土（自密性）的澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)。
　　
　　（二）兩側(cè)同時(shí)現(xiàn)澆施工工藝如下：

　　（1）網(wǎng)架板兩側(cè)用以固定保溫層位置的卡具的制作與安裝；

　　（2）墻板邊緣構(gòu)件（暗柱）鋼筋綁扎和安裝；

　　（3）網(wǎng)架板的吊裝、就位、節(jié)點(diǎn)連接錨筋綁扎；

　　（4）模板支設(shè)；

　　（5）復(fù)合墻板兩側(cè)及其邊緣構(gòu)混凝土（自密性）的澆筑。
　　
　　（三）兩側(cè)全預(yù)制施工工藝如下：

　　（1）預(yù)制場(chǎng)地的平整、硬化；

　　（2）復(fù)合墻板兩側(cè)混凝土水平方式澆筑（可以同時(shí)進(jìn)行，也可一側(cè)完畢后進(jìn)行下一側(cè)）；

　　（3）復(fù)合墻板緣構(gòu)件（暗柱）鋼筋綁扎和安裝；

　　（4）復(fù)合墻板的吊裝、就位、節(jié)點(diǎn)連接錨筋綁扎；

　　（5）復(fù)合墻板緣構(gòu)件（暗柱）模板支設(shè)及混凝土的澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)。
　　
　　四、復(fù)合結(jié)構(gòu)抗側(cè)力墻體的布置應(yīng)注意以下問題：
　　
　　 1. 應(yīng)使墻體的長(zhǎng)度方向與水平荷載作用方向平行，并使墻體截面面積滿足抵抗水平荷載的要求。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑物，墻體應(yīng)沿縱橫兩個(gè)方向布置；而在非地震區(qū)，矩形平面建筑物一般只在受風(fēng)面大的橫向布置墻體。日本震害調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)表明：對(duì)有抗震要求的建筑物，每㎡建筑面積中設(shè)有50～120mm 長(zhǎng)的抗側(cè)力墻體是合適的。

　　 2. 抗側(cè)力墻體宜布置在建筑物兩端、樓梯間、電梯間及平面剛度有變化處，同時(shí)以能使縱橫方向相互連系為有利，這樣可以增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)偏心扭轉(zhuǎn)的抵抗能力。另外，抗側(cè)力墻體還應(yīng)該布置的對(duì)稱、均勻。

　　 3. 抗側(cè)力墻的間距

　　對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋以ι/B＝2～4 為宜；對(duì)裝配式鋼筋混凝土樓蓋以ι/B＝1～2.5 為宜。其中，ι為抗力墻間距，B 為樓蓋寬度。所取ι/B 值的幅度與建筑物高度及抗震設(shè)防烈度有關(guān)。建筑物愈高，烈度愈高，ι/B 應(yīng)取值愈小。
　　
　　參考文獻(xiàn)：

　　 [1] 王新玲. 《建筑結(jié)構(gòu)體系概念和設(shè)計(jì)》, 黃河水利出版社, 2001年.

　　 [2] 本格尼·S·塔拉納特. 《高層建筑鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》, 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1999年. 　原作者：李洪國(guó)
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