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新型复合混凝土剪力墙结构体系研究

发布时间:2012-06-04 11:39被阅览数:来源:东莞市预拌混凝土协会

  摘要:随着现代科学技术的发展,复合材料的应用已经越来越广泛。在建筑结构工程中,为满足不同的功能和受力需要,根据材料特性形成复合受力构件或体系,也将是一个必然的发展方向。作者在文章中将研究一种新型复合结构体系,即新型复合混凝土剪力墙结构体系。 

  关键词:混凝土剪力墙复合结构构件 
   
   复合结构体系是一种全新的结构体系,研究它的初衷是为了替代砖混结构,达到节约能源,节约耕地的目的。任何一个新的住宅体系,从其创立到推广,应用到发展,必须有充足的理论和试验做支撑,必须解决从设计到施工中的一系列问题。文章将从新型复合混凝土剪力墙结构,复合结构体系的设计理念和 复合墙板的施工研究以及应注意的问题四方面,来研究新型复合混泥土剪力墙结构体系。 
   
  一、复合墙结构体系及新型建筑体系 
   
   (一)复合墙结构体系 

   复合墙结构体系属于属于剪力墙结构。复合墙结构体系是由复合结构墙体、装配整体式楼盖或现浇楼盖、后浇边缘构件连接而成的装配整体式结构体系或整体现浇结构体系。复合结构体系适用于住宅建筑或纵横墙较多的公共建筑。在度及度以下地震设防区建造时,房屋高度不宜高于36 米;在地震设防烈度为度的IV 类场地建造时,高度不宜高于25 米,层高不宜大于米。该结构体系可用底部大开间墙肢支撑上部小开间的墙肢结构。该体系房屋可以设置地下室,但是底部大开间墙肢结构应采取加强措施,复合墙板可设加强用的构造墙框柱和构造墙中柱。 
   
   (二)新型建筑体系--钢筋混凝土墙体系 

   钢筋混凝土墙体系一般用于高层建筑结构,以承受墙体平面内的水平荷载为主。它分属于两种结构体系--框架-剪力墙体系和剪力墙体系。框架-剪力墙体系由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土抗侧力墙体两部分组成。前者主要承受竖向荷载,后者主要承受水平荷载。框架剪力墙结构体系最大适用高度,当地震设防烈度为度时限高130 米;当地震设防烈度为度时限高120 米;当地震设防烈度为度时限高100 米。适用做高层住宅及办公楼。目前在高层住宅、办公楼中采用较多,缺点是室内露梁、柱,而且要达到65%节能设计尚无可靠方法。剪力墙体系一般多采用横墙承重方案,也可采用纵横墙承重方案,在横墙承重方案中纵向亦应有较为坚强的抗侧力墙体,以抵抗纵向水平荷载,故一般将内纵墙按承重墙处理。同时,为了提高建筑物的抗侧力强度与刚度,宜将所有抗侧力墙体沿纵横向对正、拉通。剪力墙体系中一个重要问题是开设门窗或其它洞口的问题。在抗侧力墙上不可避免地要开设洞口,如果洞口的大小和位置不合理,会导致抗侧力墙体乃至整个建筑物刚度的过大削弱。 
   
  二、复合结构体系的设计理念 
   
   (一)轻质高强理念。在住宅及办公类建筑中,过去的传统建筑80%以上采用砖混结构,其重量为180KN/㎡~200KN/㎡。而一般活荷载(使用荷载)仅为20KN/㎡,占全部建筑重量的1/9-1/10。这就意谓材料性能的90%,左右为自身重量所消耗,于是造成了材料极大浪费。而一般承重砌体常用Mu10 砖,M7.5 水泥砂浆砌筑。其轴心抗压强度为1.79MPa,复合结构体系采用混凝土,其常用标号≥C25,以C25 混凝土为例,其轴心抗压强度为11.9Mpa。是前者的7.5 倍,因此,必将大大提高材料的使用效能及安全度。 
   
   (二)焊接钢筋网是国际上推行的做法,美国CAI 规范规定,凡采用焊接钢筋网(光面或变形的)配筋率可以降低,其规定如下: 

   竖向钢筋面积与混凝土毛面积之比的最小比值规定如下: 

   1)对于规定的屈服强度不小于400 Mpa,号数不大于15 号的变形钢筋,最小比值为0.0012 

   2)对于其它的变形钢筋,最小比值为0.0015 

   3)对于不大于W31 D31 的焊接钢丝网(光面的或变形的),最小比值为0.0012 

   水平钢筋面积与混凝土毛面积的最小比值规定如下: 

   1)对于规定的屈服强度不小于400 Mpa,号数不大于15 号的变形钢筋,最小值为0.0020 

   2)对于其它的变形钢筋,为0.0025 

   3)对于不大于W31 D311 的焊接钢丝网(光面的或变形的),最小比值为0.0020 
   
  三、复合墙板的施工研究 
   
   复合墙板的施工可采取一侧(较薄)预制一侧现浇、两侧同时现浇、两侧全预制的施工工艺,研究它的施工工艺是确保工程质量的关键,每个工程都应抽取有代表性的墙板按照技术方案进行样板试验。试验合格后方可正式施工。 
   
   (一)一侧(较薄)预制一侧现浇施工工艺如下: 

   1)预制场地的平整、硬化; 

   2)网架板混凝土较薄一侧向上,水平置于预制场地中; 

   3)保温层的衬垫(防止保温层位移)和边模的支设; 

   4)(低流动性)混凝土浇筑、养护; 

   5)墙板边缘构件(暗柱)钢筋绑扎和安装; 

   6)预制板的吊装、就位、节点连接锚筋绑扎

   7)现浇侧模板支设与预制侧加固; 

   8)墙板现浇侧及其边缘构件混凝土(自密性)的浇筑、拆模、养护。 
   
   (二)两侧同时现浇施工工艺如下: 

   1)网架板两侧用以固定保温层位置的卡具的制作与安装; 

   2)墙板边缘构件(暗柱)钢筋绑扎和安装; 

   3)网架板的吊装、就位、 节点连接锚筋绑扎; 

   4)模板支设; 

   5)复合墙板两侧及其边缘构混凝土(自密性)的浇筑。 
   
   (三)两侧全预制施工工艺如下: 

   1)预制场地的平整、硬化; 

   2)复合墙板两侧混凝土水平方式浇筑(可以同时进行,也可一侧完毕后进行下一侧); 

   3)复合墙板缘构件(暗柱)钢筋绑扎和安装; 

   4)复合墙板的吊装、就位、节点连接锚筋绑扎; 

   5)复合墙板缘构件(暗柱)模板支设及混凝土的浇筑、拆模、养护。 
   
  四、复合结构抗侧力墙体的布置应注意以下问题: 
   
   1. 应使墙体的长度方向与水平荷载作用方向平行,并使墙体截面面积满足抵抗水平荷载的要求。对于有抗震设防要求的建筑物,墙体应沿纵横两个方向布置;而在非地震区,矩形平面建筑物一般只在受风面大的横向布置墙体。日本震害调查的经验表明:对有抗震要求的建筑物,每㎡建筑面积中设有50120mm 长的抗侧力墙体是合适的。 

   2. 抗侧力墙体宜布置在建筑物两端、楼梯间、电梯间及平面刚度有变化处,同时以能使纵横方向相互连系为有利,这样可以增强整个建筑结构对偏心扭转的抵抗能力。另外,抗侧力墙体还应该布置的对称、均匀。 

   3. 抗侧力墙的间距 

   对现浇钢筋混凝土楼盖以ι/B2为宜;对装配式钢筋混凝土楼盖以ι/B12.5 为宜。其中,ι为抗力墙间距,为楼盖宽度。所取ι/B 值的幅度与建筑物高度及抗震设防烈度有关。建筑物愈高,烈度愈高,ι/B 应取值愈小。 

 

 

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