装配整体式剪力墙结构设计方法
摘要
关键词
装配整体式建筑;剪力墙结构;设计方法
正文
引言
众所周知,标准化是建筑工业化的前提。装配式建筑发展初期,由于使用多年的现浇混凝土建造工艺,技术人员在项目设计时往往忽视标准化、模数化设计要求,导致后端加工生产和现场施工安装过程中出现种类繁多的预制混凝土(PC)构件,不利于生产成本控制和施工效率提升,极大制约了装配式建筑的健康发展。因此,在装配式建筑设计过程中,应充分贯彻标准化设计要求和方法,尽可能提高项目预制部品、部件标准化。
1预制剪力墙布置
装配整体式剪力墙的结构的剪力墙布置原则与传统的现浇剪力墙结构并无太大区别,结构平面形状宜简单、规则、对称、刚度分布均匀;结构竖向布置应连续、均匀,避免抗侧力构件的侧向刚度和承载力突变。但考虑到在结构方案阶段需要计算建筑的装配率,以便计算主体结构的得分是否满足预期的装配率要求,因此对装配整体式剪力墙结构、预制剪力墙的布置及数量统计是装配整体式剪力墙前期结构方案设计的重要一环,预制剪力墙的布置既要保证结构的安全可靠,又要遵循装配式建筑所要求的“少规格、多组合”的原则,还要实现构件生产、运输和施工的可行性,以实现规范所要求的安全适用、技术先进、经济合理、确保质量的目标。从结构受力上看,高层剪力墙结构的底部加强区对结构整体抗震性能尤为重要,JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》(以下简称为《规程》)第6.1.8条规定了底部加强部位的剪力墙宜采用现浇混凝土。对于楼电梯间集中布置具有明显筒体形状的剪力墙结构,一方面其核心筒往往是连接平面各突出端保证结构整体性传递水平力的重要结构构件;另一方面楼梯间是地震火灾时逃生的重要通道,消防电梯是消防人员救援的重要竖向交通,因此对楼电梯周边的井筒剪力墙,在整个结构高度上也不宜采用预制。从现场施工技术层面,由于目前灌浆套筒连接技术是预制剪力墙连接的关键核心技术,是形成装配整体式混凝土结构的重要基础,因此保证预制剪力墙的连接质量尤为重要。根据项目经验,未采用管线分离的工程,需要在剪力墙下部预留线槽,导致后期施工时封仓困难,影响构件的连接性能。而采用了管线分离的工程,可以很好地避免剪力墙开槽,便于后期封仓和灌浆。故在装配式方案策划时,应尽可能采用管线分离的设备管线系统。如果确实无法采用管线分离方案,则在管线线盒布置较多的客厅电视墙位置不设置主体剪力墙,避免墙端下部开槽对预制剪力墙的影响。
2装配整体式剪力墙结构设计方法
2.1塔式起重机方案策划
(1)塔式起重机的选型重点是保证构件的吊重以及效率,塔式起重机选型前需确定构件吊重,确定塔式起重机施工范围内最远端构件重量,加上扁担梁重量进行型号选型,塔式起重机选型时需同时满足构件堆放区、卸货区及安装位置的全覆盖。例如某工程主楼最远端构件重量5.9t,最大构件重量6.3t,考虑0.5t扁担梁重量。主楼30m半径范围内塔式起重机吊重应不小于6.8t,考虑一定的吊重余量并通过塔式起重机型号及吊装的查阅比选,确定本主楼塔式起重机选型为STT235B塔式起重机。另外,群塔作业中塔式起重机布置应施工朝向一致进行布置,避免施工过程中经常触发防碰撞系统,影响吊装效率,塔式起重机布置时一并考虑构件堆放区的位置。(2)优先平头塔、单电机变频塔式起重机。塔式起重机种类较为多样,但对于装配式整体结构住宅来说常用的结构形式为平头式和尖头式,目前市场上平头式塔式起重机较尖头式塔式起重机在塔式起重机布置方面错塔能力更好,市场占有率逐年加大,且平头式塔式起重机比较适用于装配式整体结构住宅,所以在塔式起重机选型方面优选平头式塔式起重机。塔式起重机的电机形式及功率直接决定了工作效率,在装配式结构施工中,塔式起重机的工作效率直接影响施工工期。目前市场上的塔式起重机卷扬机电机分为单电机和双电机,在工作效率、节能功效等方面单电机较有一定的优势,且价格一致,所以在租赁使用中优选卷扬机单电机的塔式起重机。(3)群塔施工中塔式起重机的覆盖半径要尽可能大。由于装配式施工中塔式起重机的使用率很高,且塔式起重机的使用效率直接影响工期,塔式起重机配置过程中尽可能大地覆盖半径,有利于吊装过程中提高塔式起重机的选择性以及使用的便利性,且在后期结构施工收尾阶段,拆除塔式起重机及屋面零星工程施工均有很大帮助,例如钢筋倒运、板方材周转等方面。
2.2剪力墙结构分析
在项目中,需要高度重视剪力墙结构方案设计工作,充分考虑到在建筑高位转换作用下的底部大空间情况,结合结构具有的复杂性特点完成相应设计任务。对于建筑工程而言,在正式施工阶段,需要对高层剪力墙的详细结构进行展开,分析并利用施工优势,保证建筑物空间最终运用的灵活性,并以实际使用需求为基础,对所有建筑物的施工结构进行妥善的优化。在上述内容基础上,还能够将大幅度提升侧向刚度,保证建筑物可以具备更为优质的抵抗变形能力。基于此,需针对水平作用力进行分析,确保空间分析结果精确性,然后再检查均匀性问题。在应用转换层结构施工形式后,需要更加偏向重量与刚度值偏小的材料选择,可以在计算中对参与组合的各种振型数进行精确筛选和计算,同时也可以更好地保证选择有效性,继而找出最薄弱区域,然后针对内力分配特点展开研究,全面改善薄弱区域的性能设计方案,并为构件配筋提供科学调整,最终实现对薄弱部位性能的改善目标。装配整体式剪力墙结构计算分析时,需对现浇墙肢的水平地震力适当放大,对预制剪力墙接缝的受剪承载力进行验算,同时采用相应的构造措施进行加强;施工时采用灌浆套筒监测器保证灌浆密实,从而保证结构安全。
2.3 BIM技术应用
项目涉及预制构件种类和数量较多,形成大量预制构件连接节点,尤其对于预制剪力墙竖向钢筋采用套筒灌浆连接,一旦上部墙体的钢筋套筒与其下预留插筋位置不对应,必将导致现场预制墙体无法装配,影响工程进度,同时造成材料浪费。因此项目设计阶段借助BIM技术,辅助完成预制构件拆分和深化设计,通过精确建模,应用碰撞检查、钢筋避让等功能优化预制构件设计及连接构造。同时通过BIM模型,装配式建筑信息可以完成设计—生产—施工—运维阶段的数据接力传递,实现更多数字化应用。如生产阶段利用BIM模型快速导出BOM清单,则可以快速准确地完成工程量统计、材料采购、混凝土拌合控制、钢筋下料等;施工阶段利用BIM模型进行模拟吊装和施工交底,可以高效完成施工组织和指导。
结语
通过对装配整体式剪力墙结构住宅施工的各个环节中涉及的主要技术工作进行分析、对比及总结,提供了更科学有效的解决方法,为装配整体式剪力墙住宅及类似工程施工提供技术参考,避免施工技术人员首次施工时出现技术漏洞,科学合理地选择最优施工方案,为装配整体式剪力墙住宅施工高质量发展提供有利保证。
参考文献
[1]装配式混凝土结构技术规程:JGJ1—2014[S].
[2]装配式混凝土建筑技术标准:GBT51231-2016[S].
[3]钢筋套筒灌浆连接应用技术规程:JGJ355-2015[S].
[4]装配式混凝土建筑工程施工质量验收规范:DBJ/T15-171-2019[S].
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