說(shuō)一說(shuō)現(xiàn)在很火的裝配式建筑怎么計(jì)算,?
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系,其主要預(yù)制構(gòu)件包括承重墻(預(yù)制剪力墻),、非承重墻(外填充墻、內(nèi)隔墻等),、預(yù)制樓梯(預(yù)制樓梯梯段,,端部伸出連接鋼筋,伸入疊合平臺(tái)板,,通過(guò)疊合現(xiàn)澆形成整體樓梯),、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板(根據(jù)建筑要求,整體預(yù)制各種樣式的陽(yáng)臺(tái)板,,板邊緣伸出連接鋼筋,伸入疊合樓板,,通過(guò)疊合現(xiàn)澆實(shí)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)板與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接),、疊合樓板(預(yù)制薄板,既是樓板的一部分,,又可作為施工階段疊合樓板的底模,,設(shè)置桁架鋼筋,增強(qiáng)薄板的剛度和強(qiáng)度,,鋼筋桁架節(jié)點(diǎn)又可兼做吊點(diǎn)),,如圖所示。
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的組成
對(duì)于高層住宅建筑而言,,預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的實(shí)用性,。首先,這種建造方式現(xiàn)場(chǎng)施工少,,受高層建筑施工中垂直運(yùn)輸?shù)牟槐阌绊懶?,其次,這種結(jié)構(gòu)建筑速度快,,由于它是經(jīng)過(guò)預(yù)制或者半預(yù)制而成的,,因此在建造過(guò)程中速度很快,滿足了建筑產(chǎn)業(yè)化,、現(xiàn)代化的趨勢(shì),。裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)不僅施工效率高,而且現(xiàn)場(chǎng)污染少,構(gòu)件質(zhì)量穩(wěn)定,,更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工,。
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面:
1、概念設(shè)計(jì)
對(duì)于預(yù)制建筑的概念設(shè)計(jì)應(yīng)該得到充分重視,。由于其直接影響建筑的整體效益和質(zhì)量,,因此應(yīng)在概念設(shè)計(jì)時(shí)充分了解項(xiàng)目的定位,產(chǎn)業(yè)政策定位及外部條件,。
(1)注重建筑設(shè)計(jì)方案的概念設(shè)計(jì),,控制建筑的高寬比。比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的控制稍嚴(yán),。
(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況,,采取合理適宜的地基方案,加強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)的剛度和整體性,,適當(dāng)提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,,盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降。
(3)重視無(wú)側(cè)支墻體的穩(wěn)定性驗(yàn)算及加強(qiáng)相應(yīng)的技術(shù)措施,。
(4)因結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位屬于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要部位,,為提高裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的整體抗震性能,底部加強(qiáng)區(qū)一般采用全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),。
(5)嚴(yán)格控制剪力墻肢的軸壓比和剪壓比,,避免墻肢出現(xiàn)拉應(yīng)力,加強(qiáng)屋面結(jié)構(gòu)的整體性,,屋面宜采用現(xiàn)澆混凝土梁板,。
2、結(jié)構(gòu)計(jì)算
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相同,,墻采用墻元模擬,,預(yù)制墻板之間采用整體式拼縫,預(yù)制墻板和拼縫作為同一墻肢建模,。梁采用疊合梁,,板采用疊合板,結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算考慮疊合板對(duì)梁剛度的增大作用,,中梁剛度增大系數(shù)和邊梁剛度增大系數(shù)可以按實(shí)際情況確定,,比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)略小。
3,、預(yù)制墻板設(shè)計(jì)
預(yù)制墻板在工廠生產(chǎn)其強(qiáng)度可靠度不低于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),,所以預(yù)制墻板四周連接面的形態(tài)與現(xiàn)澆拼縫的質(zhì)量直接決定整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。在設(shè)計(jì)中,,預(yù)制墻板水平接合面采用粗糙面,,豎向接合面做成鍵槽,,鍵槽長(zhǎng)度方向垂直于主剪力方向。
4,、墻板間的連接設(shè)計(jì)
預(yù)制墻板間的連接設(shè)計(jì)是裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,,包括預(yù)制墻板水平縫連接與豎向縫連接。預(yù)制墻板間鋼筋的連接方式主要有三種:一是套筒灌漿連接,;二是約束漿錨搭接連接,;三是波紋管漿錨搭接連接。第一種是鋼筋直接連接,,第二,、三種是鋼筋間接連接。
由于存在后澆拼縫,,使結(jié)構(gòu)整體剛度有所削弱,,在地震作用和風(fēng)荷載作用下的實(shí)際位移略大于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。若預(yù)制墻板間采取可靠的連接方式后,,可具備等同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性能和承載力,。
5、疊合梁,、疊合板設(shè)計(jì)
預(yù)制墻板洞口上方的預(yù)制連梁應(yīng)與水平現(xiàn)澆帶形成疊合連梁,。預(yù)制連梁的箍筋應(yīng)伸出其上表面,水平現(xiàn)澆帶的縱筋應(yīng)穿在箍筋內(nèi),。如預(yù)制墻板為倒L形,,預(yù)制連梁一端宜設(shè)置現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件,連梁縱筋應(yīng)錨固在現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件內(nèi),,連梁端部應(yīng)做成粗糙面或者設(shè)置鍵槽,。
疊合板按同厚度的現(xiàn)澆板進(jìn)行計(jì)算,。疊合板跨度較大時(shí),,樓板內(nèi)力和撓度應(yīng)考慮預(yù)制板拼縫的影響進(jìn)行調(diào)整,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)置抗剪鋼筋,,樓板采用鋼筋桁架板,。
基本規(guī)定
1、結(jié)構(gòu)布置
《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51231)規(guī)定裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)滿足下列要求:
(1)應(yīng)沿兩個(gè)方向布置剪力墻,;
(2)剪力墻的平面布置宜簡(jiǎn)單,、規(guī)則,自下而上宜連續(xù)布置,,避免層間側(cè)向剛度突變,;
(3) 剪力墻門(mén)窗洞口宜上下對(duì)齊、成列布置,,形成明確的墻肢和連梁,;抗震等級(jí)為一,、二、三級(jí)的剪力墻底部加強(qiáng)部位不應(yīng)采用錯(cuò)洞墻,,結(jié)構(gòu)全高均不應(yīng)采用疊合錯(cuò)洞墻,。
根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ1),抗震設(shè)計(jì)時(shí),,高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻,;抗震設(shè)防烈度為8度時(shí),不宜采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu),。當(dāng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí),,應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)在規(guī)定的水平地震作用下,短肢剪力墻承擔(dān)的力矩不宜大于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的50%,;
(2)房屋適用高度應(yīng)比第2章表2.3中規(guī)定的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度適當(dāng)降低,,抗震設(shè)防烈度為7度和8度時(shí),宜分別降低20m,。
2,、結(jié)構(gòu)整體分析
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)可采用與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相同的方法進(jìn)行計(jì)算分析,應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010),、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011),、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ1)、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51231)和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3)的有關(guān)規(guī)定,。
《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ1)規(guī)定:對(duì)同一層內(nèi)既有現(xiàn)澆墻肢也有預(yù)制墻肢的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu),,現(xiàn)澆墻肢水平地震作用下的彎矩、剪力宜乘以不小于1.1的增大系數(shù),。此項(xiàng)規(guī)定是考慮預(yù)制剪力墻的接縫會(huì)造成墻肢抗側(cè)剛度的削弱,,所有對(duì)彈性計(jì)算的內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整,適當(dāng)放大現(xiàn)澆墻肢在水平地震作用下的剪力和彎矩,。
3,、連接要求
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)符合下列要求:
(1)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)各構(gòu)件間的連接應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。
(2)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)各構(gòu)件間的連接破壞不應(yīng)先于構(gòu)件破壞,。
(3)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)各構(gòu)件間的連接的破壞形式不能出現(xiàn)鋼筋錨固破壞等脆性破壞形式,。
(4)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)各構(gòu)件間的連接構(gòu)造應(yīng)符合整體結(jié)構(gòu)的受力模式及傳力途徑。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
1,、截面驗(yàn)算
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行構(gòu)件截面承載力計(jì)算,,包括正截面、斜截面,、扭曲截面,、受沖切、局部承壓等承載力計(jì)算,,具體計(jì)算應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定執(zhí)行,。
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行構(gòu)件截面抗震驗(yàn)算,,具體計(jì)算應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011)的規(guī)定執(zhí)行。
2,、正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行使用階段下的裂縫控制驗(yàn)算,,裂縫寬度計(jì)算及限值應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定執(zhí)行和確定。
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行撓度驗(yàn)算,。撓度驗(yàn)算可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定執(zhí)行,,結(jié)構(gòu)撓度驗(yàn)算應(yīng)考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響,取構(gòu)件長(zhǎng)期剛度進(jìn)行計(jì)算,。撓度限值可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定確定,。
3、施工階段承驗(yàn)算
施工階段承載能力驗(yàn)算應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行:
(1)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件應(yīng)對(duì)脫模,、起吊,、運(yùn)輸和安裝等工況進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算,包括構(gòu)件截面承載力計(jì)算以及必要的抗傾覆和穩(wěn)定驗(yàn)算,。
(2)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件在脫模,、起吊、運(yùn)輸和安裝等工況應(yīng)選取相應(yīng)的荷載設(shè)計(jì)值,,選用合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行計(jì)算,,應(yīng)將構(gòu)件自重乘以脫模吸附系數(shù)或動(dòng)力系數(shù)。其中,,脫模吸附系數(shù)可取1.5,,構(gòu)件自重的動(dòng)力系數(shù)取1.2,脫模吸附力應(yīng)根據(jù)構(gòu)件和模具的實(shí)際狀況取用,,且不宜小于1.5kN/m2,。
施工階段抗裂及變形驗(yàn)算應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行:
(1)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行正截面抗裂驗(yàn)算。正截面抗裂驗(yàn)算應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定進(jìn)行,,并按一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件驗(yàn)算,。
(2)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行撓度驗(yàn)算,撓度驗(yàn)算應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定執(zhí)行,。預(yù)制構(gòu)件撓度驗(yàn)算可不考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響,,取構(gòu)件短期剛度進(jìn)行驗(yàn)算,。構(gòu)件撓度限值可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)的規(guī)定執(zhí)行,,并按使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件進(jìn)行取值。
(3)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件應(yīng)按施工階段實(shí)際的受力情況,、邊界條件,,選取合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖以及荷載組合進(jìn)行正截面抗裂以及撓度驗(yàn)算。安裝階段應(yīng)考慮臨時(shí)支撐的有利作用,。
4,、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
高度大于24m和10層以上,,或高寬比較大的預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算,具體計(jì)算應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3)的規(guī)定執(zhí)行,,即應(yīng)滿足下式要求:
其中:
EJd—結(jié)構(gòu)一個(gè)主軸方向的彈性等效側(cè)向剛度,,可按倒三角分布荷載作用下結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移相等的原則,將結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度折算為豎向懸臂受彎構(gòu)件的等效側(cè)向剛度,;
H—房屋高度,;
Gi—第i樓層重力荷載設(shè)計(jì)值,取1.2倍的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值與1.4倍的樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的組合值,。
5,、抗傾覆驗(yàn)算
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算??箖A覆驗(yàn)算應(yīng)滿足下列計(jì)算公式要求:
M≤[M]/K
其中:
M——傾覆力矩,,由風(fēng)荷載或地震作用的基礎(chǔ)頂面處的最大傾覆力矩,應(yīng)考慮兩者的不利合,;
[M]——抗傾覆力矩,,由豎向荷載對(duì)房屋基礎(chǔ)邊緣取矩所得的總力矩,樓層活荷載50%,,恒荷載取100%,;
K——抗傾覆安全系數(shù),當(dāng)建筑高寬比大于4時(shí),,取3.0,;當(dāng)建筑高寬比小于4時(shí),取2.3,。
6,、變形驗(yàn)算
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的抗震變形驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)彈性層間位移應(yīng)符合下式要求:
Due£[qe]h
其中:
Due——多遇地震標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移,,應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形,,各作用分項(xiàng)系數(shù)均取1.0,構(gòu)件截面剛度可采用彈性剛度,;
[qe]——彈性層間位移角限值,,對(duì)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu),取為1/1000,;
h——計(jì)算樓層層高,。
預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)薄弱層(部位)彈塑性變形驗(yàn)算,具體計(jì)算應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011的規(guī)定進(jìn)行,。結(jié)構(gòu)薄弱層(部位)彈塑性層間位移應(yīng)符合下式要求:
Dup£[qp]h
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Dup——彈塑性層間位移,;
[qp]——彈塑性層間位移角限值,對(duì)預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu),,取為1/120,;
h——計(jì)算樓層層高,。
7、水平接縫驗(yàn)算
預(yù)制裝配剪力墻水平接縫處的受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式計(jì)算:
其中:
Vue-水平接縫受剪承載力設(shè)計(jì)值,;
fy-垂直穿過(guò)水平結(jié)合面的鋼筋或螺桿抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,;
Asd-垂直穿過(guò)水平結(jié)合面的抗剪鋼筋或螺桿面積;
N-與剪力設(shè)計(jì)值V相應(yīng)的垂直于水平結(jié)合面的軸向力設(shè)計(jì)值,,壓力時(shí)取正,,拉力時(shí)取負(fù);當(dāng)大于時(shí),,?。淮颂帪榛炷恋妮S心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,,為剪力墻厚度,,為剪力墻截面有效高度。
例:
剪力墻截面尺寸
選取一實(shí)際工程中的裝配剪力墻,,墻體構(gòu)件施工圖詳圖4.84,。鋼筋采用HRB400,fy=360N/mm2,;剪力墻結(jié)合面的抗剪鋼筋為11根16,,鋼筋面積As=2211.7mm2由計(jì)算結(jié)構(gòu)查得剪力墻軸向力設(shè)計(jì)值為N=4577.2kN,與之相應(yīng)的剪力墻底部剪力設(shè)計(jì)值為V=347.5kN,。
根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ1-2014)中第8.3.7條,,剪力墻水平接縫的受剪承載力設(shè)計(jì)值:
=0.6×360×2211.7/103+0.8×4577.2=4139.5kN≥347.5kN
滿足要求。