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混凝土连接设计结果及应用

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:预制剪力墙水平连接设计的关键问题集中在两个方面:一是后浇混凝土范围;二是水平钢筋及箍筋在后浇混凝土内的设计。图6-23预制剪力墙与连梁后浇混凝土连接构造示意预制剪力墙作为叠合板的支座,一般有中间支座、端支座、降板中间支座等几种形式,其具体构造做法见图6-24。

混凝土连接设计结果及应用

后浇混凝土连接一般用于预制剪力墙水平连接、双板叠合剪力墙连接、预制剪力墙与水平叠合构件(叠合连梁、叠合板)、预制框架柱与叠合框架梁的连接、叠合框架梁与叠合板的连接以及叠合板之间的连接,其设计要求详述如下。

1)预制剪力墙水平连接

由于剪力墙一般采用一字形截面板类预制构件,当剪力墙墙长较长或遇到纵横墙相交的情况,则产生了预制剪力墙在水平方向上的连接节点,一般通过留设一定宽度后浇混凝土连接。

预制剪力墙水平连接设计的关键问题集中在两个方面:一是后浇混凝土范围;二是水平钢筋及箍筋在后浇混凝土内的设计。

装配式混凝土结构技术规程》(JGJ 1—2014)第8.3.1条规定: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[图6-20(a)]宜全部采用后浇混凝土,并应在后浇段内设置封闭箍筋。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6-20(b)];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6-20(c)]。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—2010)的有关规定。

图6-20 预制剪力墙后浇混凝土连接构造示意

对于边缘构件位置,由于要求水平钢筋在后浇混凝土的锚固以充分发挥其强度、提供剪力墙抗剪承载力,且现阶段普遍认为该部位属于水平钢筋与后浇混凝土内箍筋的搭接,因此,对后浇混凝土的长度偏保守地按照钢筋搭接长度来确定。这种做法造成边缘构件位置后浇混凝土长度过长,甚至为避免麻烦,将边缘构件全部现浇,即产生了第6.1.4节所述的“剪力墙边缘构件全现浇”方案。

但是,完成的钢筋扣接连接力学性能试验(第3.3节)及子结构抗震性能试验(第3.6节),认为钢筋扣接连接可保证水平钢筋的锚固及连接节点的整体性,基于此可大大减小后浇混凝土范围,其长度一般要求不小于300 mm及剪力墙厚度的较大值。

当然,在技术推广的初期,由于缺乏应用经验及灾后检验,技术审慎是必要的,作为过渡手段的保守做法也是可取的,但为了科学利用预制混凝土技术优势,建议大胆合理应用既有有效研究成果,避免机械化认识“等同现浇”带来的效率低下,实现高效施工。

2)双板叠合剪力墙连接

双板叠合剪力墙的内、外两层预制墙板之间形成的空隙为现浇混凝土提供了良好的条件,同时,为契合“等同现浇”设计理念,对其剪力墙板在竖向及水平方向的连接,均通过双板内后浇混凝土连接,主要解决钢筋在后浇混凝土内锚固问题。

水平方向连接:对于边缘构件位置[图6-21(a)],一般将边缘构件全部现浇,双板叠合剪力墙的水平钢筋全部锚入现浇边缘构件内。对于非边缘构件位置[图6-21(b)],可采用类似钢筋扣接连接构造。

竖向连接:对于边缘构件位置,一般将边缘构件全部现浇,其做法与普通现浇剪力墙相同。对于竖向分布钢筋(图6-22),可采用错开的U形钢筋搭接在后浇混凝土内。

3)预制剪力墙与水平叠合构件连接

为简化预制及安装工艺,剪力墙结构中预制剪力墙与连梁一般为整体预制,当不能实现时,则存在预制剪力墙与预制连梁连接节点,其一般通过预制剪力墙局部后浇混凝土及叠合连梁叠合层现浇混凝土连接实现,其主要解决连梁钢筋在局部后浇混凝土范围内的锚固问题。

图6-21 双板叠合剪力墙水平方向后浇混凝土连接构造示意

图6-22 双板叠合剪力墙竖向后浇混凝土连接构造示意

如图6-23所示,一般在预制剪力墙对应连梁位置处预留凹口,连梁底筋90°弯折形式或直线形式伸入凹口内,并满足锚固长度要求。

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图6-23 预制剪力墙与连梁后浇混凝土连接构造示意

预制剪力墙作为叠合板的支座,一般有中间支座、端支座、降板中间支座等几种形式,其具体构造做法见图6-24。叠合板底筋一般伸出锚固在预制墙顶后浇混凝土内,当不伸出时,则由墙体内伸出附加钢筋与底板钢筋形成搭接。

图6-24 预制剪力墙与叠合板后浇混凝土连接构造示意
1—支座墙;2—预制底板;3—纵向受力钢筋;4—桁架钢筋;
5—后浇混凝土叠合层;6—后浇层内钢筋;7—附加钢筋

4)预制框架柱与叠合框架梁的连接

预制框架柱与叠合框架梁主要采用节点区后浇的形式进行连接,需要解决叠合梁端竖向接缝的受剪承载力计算和节点区钢筋锚固及构造问题。

叠合梁端竖向接缝的受剪承载力主要由叠合层混凝土受剪承载力、剪力键槽根部受剪承载力和钢筋销栓抗剪力构成,可按照《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ 1—2014)第7.2.2条规定进行计算。

在“等同现浇”装配式框架结构中,预制框架柱与叠合框架梁的连接仍然必须遵守“强节点弱构件”的原则。《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T 51231—2016)规定:装配整体式框架梁柱节点核心区抗震受剪承载力验算和构造应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中的有关规定。因此,预制框架柱与叠合框架梁的连接处的钢筋设置,需按照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中关于节点抗震承载力计算的要求进行设计。

预制框架柱与叠合框架梁的纵向钢筋在后浇节点区内采用直线锚固、弯折锚固或机械锚固的方式时,其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中的有关规定;当预制框架柱与叠合框架梁纵向钢筋采用锚固板时,应符合现行国家标准《钢筋锚固板应用技术规程》(JGJ 256—2011)中的相关规定。

图6-25 预制柱及叠合梁框架顶层端节点构造示意
—后浇区;2—梁下部纵向受力钢筋锚固;3—预制梁;4—柱延伸段;
5—梁柱外侧钢筋搭接

关于预制框架柱与叠合框架梁的纵向钢筋在后浇节点区内锚固连接的构造要求,可参照《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T 51231—2016)的第5.6.5、5.6.6、5.6.7条的规定。值得强调的是:对框架顶层端节点,柱宜伸出屋面并将柱纵向受力钢筋锚固在伸出段内(图6-25),伸出段长度不宜小于500 mm,伸出段内箍筋间距不应大于5d(d为柱纵向受力钢筋直径)且不应大于100 mm;柱纵向钢筋宜采用锚固板锚固,锚固长度不应小于40d;梁纵向受力钢筋应锚固在后浇节点区内,且宜采用锚固板的锚固方式。

根据第4.3和4.4节的研究,对于端部设有U形键槽的预制叠合梁,由于梁端部现浇混凝土所占截面积比例较大,该类预制梁均不存在受剪破坏的情况,故端部设U形键槽的预制叠合梁可不进行接缝处受剪承载力计算。在U形键槽内设置附加钢筋时,其在U形键槽内的长度宜大于梁端塑性铰长度加上钢筋锚固长度。

5)叠合框架梁与叠合板的连接

叠合梁作为叠合板的支座,其做法与预制剪力墙类似,其做法设计要求见图6-26。

图6-26 叠合框架梁与叠合板后浇混凝土连接构造示意
1—叠合梁;2—叠合板;3—后浇混凝土

6)叠合板之间的连接

叠合板之间拼缝,按其受力形式,可分为整体式拼缝与分离式拼缝,可采用图6-27连接构造。对于整体式拼缝,除图中规定外,叠合板厚度不应小于10d(d为弯折钢筋直径的较大值),且不应小于120 mm,通长构造钢筋不少于2根,且直径不应小于该方向预制板内钢筋直径;对于分离式拼缝,除图中规定外,附加钢筋截面面积不宜小于预制板中该方向钢筋面积,钢筋直径不宜小于6 mm、间距不宜大于250 mm。

图6-27 叠合板后浇混凝土连接构造示意

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