7.4.2 连接设计
装配整体式混凝土剪力墙结构墙板的连接构造,根据墙板所在位置,可分为墙体水平连接、墙体竖向连接和墙梁连接。
1)墙体水平连接
对于约束边缘构件,位于墙肢端部的通常与墙板一起预制;纵横墙交接部位一般存在接缝,阴影区宜全部后浇(图7.8),纵向钢筋主要配置在后浇段内,且在后浇段内应配置封闭箍筋及拉筋,预制墙中的水平分布钢筋在后浇段内锚固。预制的约束边缘构件的配筋构造要求与现浇结构一致。
墙肢端部构造边缘构件通常全部预制;采用L形、T形或者U形墙板时,拐角处的构造边缘构件可全部预制在剪力墙中。当采用一字形时,纵横墙交接处的构造边缘构件可全部后浇,为了满足构件的设计要求或施工方便,也可部分后浇部分预制。当构造边缘构件后浇部分预制时,需要合理布置预制构件及后浇段中的钢筋,使边缘构件内形成封闭箍筋。非边缘构件区域,剪力墙拼接位置,剪力墙水平钢筋在后浇段可采用锚环的形式锚固,两侧伸出的错环宜相互搭接。
一字形预制墙板进行L形、T形拼接时,其约束边缘、构造边缘需现浇拼接。对于一字形预制墙板端部、L形和T形预制墙板边缘构件通常与预制墙板一起预制,但边缘构件竖向连接需采用套筒灌浆或浆锚连接。当边缘构件采用部分现浇部分预制时,需合理布置预制构件及后浇构件中的钢筋使边缘构件中的箍筋在预制构件与现浇构件中形成完整的封闭箍筋,非边缘构件位置相邻的预制剪力墙段需设后浇段进行连接。L形、T形构造边缘构件与翼内边尺寸为200 mm,而《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3)规定为300 mm,建议高层建筑采用300 mm。
楼层内相邻装配整体式混凝土剪力墙之间应采用整体式接缝连接,且应符合下列规定:
①当接缝位于纵横墙交接处的约束边缘构件区域时,约束边缘构件的阴影区域宜全部采用后浇混凝土(图7.8),并应在后浇段内设置封闭箍筋。
②当接缝位于纵横墙交接处的构造边缘构件区域时,构造边缘构件宜全部采用后浇混凝土(图7.9);当仅在一面墙上设置后浇段时,后浇段的长度不宜小于300 mm(图7.10)。
③边缘构件内的配筋及构造要求应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011)的有关规定;预制剪力墙的水平分布钢筋在后浇段内的锚固、连接应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 50010)的有关规定。
④非边缘构件位置,相邻预制剪力墙之间应设置后浇段,后浇段的宽度不应小于墙厚且不宜小于200 mm;后浇段内应设置不少于4根竖向钢筋,钢筋直径不应小于墙体竖向分布筋直径且不应小于8 mm;两侧墙体的水平分布筋在后浇段内的锚固、连接应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 50010)的有关规定。
图7.8 约束边缘构件阴影区域全部后浇构造示意(阴影区域为斜线填充范围)
1—后浇段;2—预制剪力墙
图7.9 构造边缘构件全部后浇构造示意(阴影区域为构造边缘构件范围)
1—后浇段;2—预制剪力墙
图7.10 构造边缘构件部分后浇构造示意(阴影区域为构造边缘构件范围)
1—后浇段;2—预制剪力墙
2)墙体竖向连接
装配整体式混凝土剪力墙底部接缝宜设置在楼面标高处。装配整体式混凝土剪力墙竖向钢筋一般采用套筒灌浆或浆锚搭接连接,在灌浆时宜采用灌浆料将水平接缝同时填满。灌浆料强度较高且流动性好,保证接缝承载力。后浇混凝土上表面应设置粗糙面,但未规定凹凸深度,建议采用6 mm。灌浆时,装配整体式混凝土剪力墙构件下表面与楼面之间的接缝周围可采用封边砂浆进行封堵和分仓,以保证水平接缝中灌浆料填充饱满。
装配整体式混凝土剪力墙墙身分布钢筋采用大间距布置,且钢筋间距超过相关规范间距限制的,应采用符合相关规范要求的最小直径钢筋补足。连接钢筋两边错开分布主要是考虑到一般墙厚不大,套筒本身直径较大而造成套筒净间距较小导致施工浇筑混凝土困难。上海地区采用套筒灌浆单排连接剪力墙(通过评审后)已有应用,该连接形式中连接钢筋间距不大于400 mm,受拉承载力不小于上、下层被连接钢筋承载力较大值的1.1倍。并通过合理的结构布置,避免剪力墙平面外受力,采用单排连接剪力墙应有楼板约束。
上下层预制剪力墙的竖向钢筋,当采用套筒灌浆连接和浆锚搭接连接时,应符合下列规定:
①边缘构件竖向钢筋应逐根连接。
②预制剪力墙的竖向分布钢筋,当仅部分连接时(图7.11),被连接的同侧钢筋间距不应大于600 mm,且在剪力墙构件承载力设计和分布钢筋配筋率计算中不得计入不连接的分布钢筋;不连接的竖向分布钢筋直径不应小于6 mm。
图7.11 预制剪力墙竖向分布钢筋连接构造示意
1—不连接的竖向分布钢筋;2—连接的竖向分布钢筋;3—连接接头
③一级抗震等级剪力墙以及二、三级抗震等级底部加强部位,剪力墙的边缘构件竖向钢筋宜采用套筒灌浆连接。
在抗震设计状况下,剪力墙水平接缝的受剪承载力设计值应按下式计算:
式中 fy——垂直穿过结合面的钢筋抗拉强度设计值;
N——与剪力设计值V相应的垂直于结合面的轴向力设计值,压力时取正,拉力时取负值,当大于0.6fcbho时,取为0.6fcbho,其中fc为混凝土轴心抗压强度设计值,b为剪力墙厚度,ho为剪力墙截面有效高度;
Asd——垂直穿过结合面的竖向钢筋面积。
从式(7.10)可以看出,当出现拉力时,将严重地削弱剪力墙水平接缝承载力。因此,剪力墙应采取合理的结构布置、适宜的高宽比,避免墙肢出现较大拉力。
最后,还需用下式复核剪力墙底部加强部位的“强连接”。
式中 VuE——地震设计状况下加强区接缝受剪承载力设计值;
Vmua——被连接构件端部按实配钢筋配筋面积计算的斜截面受剪承载力设计值;
ηj——接缝受剪承载力增大系数,抗震等级为一、二级时取1.2,抗震等级为三、四级时取1.1。
3)墙梁连接
①封闭连续的后浇钢筋混凝土圈梁是保证结构整体性和稳定性、连接楼盖结构与预制剪力墙的关键构件,应在楼层收进及屋面处设置,如图7.12所示,并应符合下列规定:
a.圈梁截面宽度不应小于剪力墙的厚度,截面高度不宜小于楼板厚度及250 mm的较大值;圈梁应与现浇或者叠合楼、屋盖浇筑成整体。
b.圈梁内配置的纵向钢筋不应少于4Φ12,且按全截面计算的配筋率不应小于0.5%和水平分布筋配筋率的较大值,纵向钢筋竖向间距不应大于200 mm;箍筋间距不应大于200 mm,且直径不应小于8 mm。
图7.12 后浇钢筋混凝土圈梁构造示意
1—后浇混凝土叠合层:2—预制板;3—后浇圈梁;4—预制剪力墙
②在不设置圈梁的楼面处,水平后浇带及在其内设置的纵向钢筋也可起到保证结构整体性和稳定性,连接楼盖结构与预制剪力墙的作用。因此,各层楼面位置,预制剪力墙顶部无后浇圈梁时,应设置连续的水平后浇带,如图7.13所示。水平后浇带应符合下列规定:
a.水平后浇带宽度应取剪力墙的厚度,高度不应小于楼板厚度;水平后浇带应与现浇或者叠合楼、屋盖浇筑成整体。
b.水平后浇带内应配置不少于2根连续纵向钢筋,其直径不宜小于12 mm。
③当预制叠合连梁端部与预制剪力墙在平面内拼接时,接缝构造应符合下列规定:
a.当墙端边缘构件采用后浇混凝土时,连梁纵向钢筋应在后浇段中可靠锚固[图7.14(a)]或连接[图7.14(b)]。
b.当预制剪力墙端部上角预留局部后浇节点区时,连梁的纵向钢筋应在局部后浇节点区内可靠锚固[图7.14(c)]或连接[图7.14(d)]。
④当采用后浇连梁时,宜在预制剪力墙端伸出预留纵向钢筋,并与后浇连梁的纵向钢筋可靠连接(图7.15)。
⑤当预制剪力墙洞口下方有墙时,宜将洞口下墙作为单独的连梁进行设计(图7.16)。
图7.13 水平后浇带构造示意
1—后浇混凝土叠合层;2—预制板;3—水平后浇带;4—预制墙板;5—纵向钢筋
图7.14 同一平面内预制连梁与预制剪力墙连接构造示意
1—预制剪力墙;2—预制连梁;3—边缘构件箍筋;4—连梁下部纵向受力钢筋锚固或连接
图7.15 后浇连梁与预制剪力墙连接构造示意
1—预制墙板;2—后浇连梁;
3—预制剪力墙伸出纵向受力钢筋
图7.16 预制剪力墙洞口下墙与叠合连梁的关系示意
1—洞口下墙;2—预制连梁;3—后浇圈梁或水平后浇带