配筋砌块砌体剪力墙

配筋砌块砌体剪力墙（精选五篇）

配筋砌块砌体剪力墙 篇1

配筋砌块砌体剪力墙结构既保留了传统砖砌体结构的优点,同时又具有强度高、延性好的钢筋混凝土结构的特点,是一种融砌体和混凝土性能于一体的新型结构。配筋砌块短肢砌体剪力墙是指截面肢厚比在5~8的配筋砌块砌体剪力墙,常用的截面形式有T型、L型、╋型等[1]。配筋砌块短肢砌体剪力墙结构在受力上仍属于配筋砌块砌体剪力墙结构,可以采取与钢筋混凝土短肢剪力墙结构相似的结构布置方案:在建筑物平面的中央,设置一定数量肢厚比较大的配筋砌块砌体剪力墙,形成一个刚度较大的抗剪核心区,可将楼梯或电梯等竖向交通区设置在其中,而在建筑物的周边设置配筋砌块短肢砌体剪力墙,墙肢由连梁连接,所有墙肢与连梁形成一个整体结构,协同工作,构成一个能够共同抵抗侧力的结构体系。

震害研究中发现,剪力墙在地震发生时的破坏几乎都是剪切破坏,在对框架-剪力墙结构的非线性动力反应研究中发现,在结构进入非线性以后,剪力墙的实际剪跨比与弹性静力分析时相比减小,这样高宽比较大的剪力墙也可能成为受剪主控的剪力墙。因此,进行配筋砌块短肢砌体剪力墙抗剪承载力的研究十分必要。

国内外大量试验证明,墙体的高宽比、砌体的抗剪强度、竖向压应力的大小和水平配筋对配筋砌块剪力墙的抗剪承载力影响很大,而竖向钢筋在剪切破坏中作用不大。剪切破坏为主的钢筋混凝土墙的试验研究[2,3]和低矮剪力墙的抗震性能研究[4]也证明了竖向钢筋对钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力的贡献不大。故在这里分析时忽略竖向钢筋的影响。

1 抗剪承载力理论分析

用砂浆连接砌块而筑成的砌体是一种很不均匀的网状结构体系,在水平力作用下砌体的剪应力宜采用广义的统一剪摩理论公式表示[5]:

式中:τ——剪应力,MPa;

σ——法向压应力,MPa;

fvg———砌体的抗剪强度,MPa;

μ——摩擦系数;

α、β——综合结构影响系数。各式各样的经验剪摩公式即反映在α、β取值的不同上。

沿墙体对角斜裂缝方向取隔离体,并绘出极限荷载时的内力分布图(见图1)。图1中x1、x2表示角端未开裂区域长度,Vu为砌体的抗剪承载力,N为法向压力。

为了简化分析,假定未开裂截面上的剪应力可用广义的统一剪摩公式(1)表示,开裂截面上的剪应力采用

根据平衡条件列方程,则有

对于砌体部分承担的剪力Vm

式中:b——墙体截面宽度,mm。

Vm=0乙x1τ(x)bdx+hx1乙-x2τ(x)bdx+乙hh-x2τ(x)bdx(5)

将式(1)、(2)、(4)代入式(5)得

由文献[6],对于混凝土砌块

式中:H——墙体高度,mm;

h——墙体截面高度,mm;

h0——截面有效高度,mm。

根据文献[7]:

即有:

所以得到Vm的一般表达式:

式中:fg——砌体的抗压强度,MPa;

a、c、d、j——待定系数。

对于水平钢筋部分承担的剪力Vs,采用空间变角桁架模型来模拟其抗剪机理(见图2),取长为h,高为H的一片墙,设水平配钢筋Ash@s,抗拉强度为fyh,裂缝与水平向夹角为θ,则有

式中:fyh——水平钢筋抗拉强度设计值,MPa;

Ash——水平钢筋面积,mm2;

s——水平钢筋竖向间距,mm。

令待定系数e=tanθ,并将式(10)、式(11)代入式(3)得:

2 抗剪承载力计算公式拟合分析

虽然配筋砌块短肢砌体剪力墙是一个全新的概念,但是国内对配筋砌块短肢砌体剪力墙的研究却远在这个概念提出之前,近年来国内大部分配筋砌块砌体剪力墙试验的试件尺寸都可纳入到配筋砌块短肢砌体剪力墙的范畴,这为配筋砌块短肢砌体剪力墙的研究提供了宝贵的试验数据。

根据收集到的59片符合配筋砌块短肢砌体剪力墙基本要求的配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力试验数据[8,9,10,11,12,13,14,15,16,17](部分墙片试验值与计算值见表1),在式(12)的基础上对试验数据进行回归分析,得到本文建议的抗剪承载力计算公式(13):

式中:Vg,,m——抗剪承载力平均值,N;

λ——计算截面剪跨比,λ<1.0时取λ=1.0,λ>2.2时取λ=2.2;

fg,,m——灌孔砌体抗压强度平均值,MPa;

b——剪力墙截面宽度,T形、倒L形、╋形截面取腹板宽度,mm;

h0——剪力墙截面有效高度,mm;

Nk——竖向压力,N;

ρsh——水平钢筋配筋率,%;当ρsh>0.4%时,取ρsh=0.4%;

fyh,m——水平钢筋抗拉强度平均值,MPa;

Ash,m——配置在同一截面内的水平分布钢筋的全部截面面积,mm2;

s——水平分布钢筋竖向间距,mm。

59片墙体试验值与本文建议式(13)计算值的平均比值μ=1.065,方差σ=0.206,变异系数δ=0.193;试验值与GB50003—2001《砌体结构设计规范》中的配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力公式计算值的平均比值μ=1.194,方差σ=0.319,变异系数δ=0.268。

可以看出,式(13)与试验结果吻合较好,并且分别考虑了剪跨比、灌孔砌体强度、竖向压力、水平钢筋对抗剪承载力的影响,物理意义明确。同时根据试验结果,当水平钢筋配筋较多、剪跨比较大时,达到极限荷载时水平钢筋不一定屈服,因此,式(13)考虑了随着水平配筋的增加、剪跨比的增大,水平钢筋对抗剪承载力贡献的折减系数。

3 结论

(1)由广义的统一剪摩理论,采用极限平衡方法,结合空间变角桁架模型,建立了抗剪承载力理论计算模式[式(12)],该公式全面反映了剪跨比、灌孔砌体强度、竖向压力和水平配筋的影响,为配筋砌块短肢砌体剪力墙抗剪承载力的计算提供了理论依据。

(2)根据收集到的抗剪承载力试验数据,基于试验研究、理论分析和统计回归分析,得到了配筋砌块短肢砌体剪力墙抗剪承载力计算公式拟合式[式(13)],试验值与公式计算值平均比值为1.065,均方差为0.206,变异系数为0.193,吻合良好。

(3)式(13)中剪跨比对抗剪承载力的影响是通过其对灌孔砌体抗剪承载力贡献项和竖向压力抗剪承载力贡献项的折减实现的;根据试验结果,式(13)较GB 50003—2001规范公式适当增大了灌孔砌体和竖向压力对抗剪承载力的影响,水平配筋利用效率系数(1-λρsh)随着水平钢筋配筋率和剪跨比的增大而减小。

摘要：建立了配筋砌块短肢砌体剪力墙抗剪承载力的理论分析模式,并在此基础上根据国内59片符合配筋砌块短肢砌体剪力墙基本要求的配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力试验数据,分别考虑了灌孔砌体强度、剪跨比、竖向压力、水平钢筋等因素对抗剪承载力的影响,给出了与试验数据吻合较好的配筋砌块短肢砌体剪力墙抗剪承载力计算公式。与GB 50003—2001《砌体结构设计规范》中配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力计算公式相比,该公式适当增大了灌孔砌体和竖向压力对抗剪承载力的影响,水平配筋利用效率系数随着水平钢筋配筋率和剪跨比的增大而减小。

配筋砌块砌体墙体体系 篇2

由哈尔滨工业大学土木学院推广的“配筋砌块砌体墙体体系”新技术, 成功解决了多年来一直困扰建筑工程领域的“老大难”问题。目前, 黑龙江省应用该体系的建筑面积已超过200万m2。该体系所用建材主要是由工厂预制生产的承重混凝土小型空心砌块、专用砂浆、灌芯混凝土和钢筋。与传统钢筋混凝土相比, 生产混凝土砌块平均能耗节省54%, 与现浇等体积混凝土相比, 可节省水泥7%~10%、石材30%~35%、水10%~15%, 减少废气排放量30%~40%。

以多层房屋建造为例, 应用该技术后, 可以达到不增加工程造价、不增加模板使用量, 增加建筑有效使用面积5%以上, 无筋砌体改为配筋砌体, 大大增加结构的安全性, 而且节省工时、节省土地。 (张)

配筋砌块砌体剪力墙 篇3

配筋砌块砌体是近几十年来在无筋砌体的基础上发展起来的一种强度高、延性好、抗震性能佳、造价较低、施工方便且不用支模的新型结构体系。为改善城市形象, 杜绝拉链路反复开挖, 电力敷设不再采用架空、直埋敷设, 而是采用优势明显的地下电力管沟。目前, 国内电力管沟主要采用的是承重砖砌体结构或者钢筋混凝土结构, 砌体结构平面外抗弯能力较差, 钢筋混凝土结构施工工期长、造价较高, 因此配筋混凝土砌块砌体成为电力管沟建筑材料的一个很好选择。西安市某高压线落地工程两侧电力管沟采用1.8 m×2.0 m断面, 经方案比选, 确定采用配筋混凝土砌块砌体结构。

电力管沟采用配筋混凝土砌块砌体目前国内应用较少, 缺少实际工程经验、技术参数, 基于上述情况考虑, 建议通过电力管沟试验段进行试验研究, 以合理指导工程中配筋混凝土砌块砌体电力管沟的设计, 并可对今后西安市同类设计提供参考, 实现节约国家投资、缩短施工周期、提高工程建设效率的目的。

2 电力管沟背墙土压力理论

2.1 土压力类型

现有土压力计算方法分三类[2]:常用极限平衡理论进行计算, 极限平衡理论简单且满足一般工程安全要求, 本文主要讨论极限平衡理论中郎肯土压力。

根据文献[1]挡土结构所受的土压力类型, 可分为静止土压力E0、主动土压力Ea和被动土压力Ep。挡土结构所受土压力大小并不是一个常数, 随着挡土结构位移量的变化, 挡土结构上所受土压力值也在变化。

2.2 侧向土压力计算

根据文献[4], 管沟侧壁按主动土压力计算;根据文献[1]朗肯土压力理论无粘性土主动土压力计算为:

粘性土主动土压力计算为:

2.3 埋管土压力计算

地下埋管用途广泛, 为了分析地下埋管的内力, 从而选择合理的设计断面, 必须首先计算作用于埋管上的各种外荷载, 其中, 作用于埋管上的土压力是设计中的主要荷载之一。

埋管所受土压力大小与许多因素有关, 埋置方法是首先要考虑的因素, 管涵的埋置方法主要有沟埋式与上埋式两种, 见图1。由于电力管沟一般都属于沟埋式情况, 本文仅讨论沟埋式。

1) 沟埋式竖直土压力计算。根据文献[1]中马斯顿 (A·Marstcm) 提出一个计算沟内埋管上竖直土压力的简单模型, 作用在管顶的竖直向总土压力G为:

其中, D为埋管的直径;H为由地表到埋管顶部的填土深度。

2) 埋管的侧向土压力计算。对于沟埋式埋管的侧向土压力σh应表示为:

3) 填土材料的选择。根据文献[3]建议, 挡土结构后面的填土, 应选择透水性强的材料。

3 管沟试验概况

本试验段共设计3组试验, 分别对不同的材料组合, 模拟实际受力工况, 通过现场加载试验测试墙背土压力及钢筋应力。

3.1 试验仪器

试验采用的JMZX-5010A型智能弦式数码压力盒土压力测试。土压力盒以及应变传感器测量采用的是JMZX-3001B综合测试仪。

3.2 土压力测点布置

在管沟壁板底部水平及竖向各设置一个土压力盒, 在管沟壁板高度1.2 m处水平及竖向各设置一个土压力盒。埋设位置及编号见图2。

3.3 测试工况

根据电力管沟施工及后期使用情况考虑两种工况:

工况一:在盖板打开的情况下, 荷载加载到位后, 测试土压力。

工况二:在盖上盖板后, 荷载加载到位后, 测试土压力。

4 土压力测试数据及分析

4.1 试验步骤

基坑底部埋设仪器→回填土0.3 m并测试数据→回填土1.2 m并测试数据→埋设第二组仪器→回填土1.7 m并测试数据→回填土2.2 m并测试数据→回填土2.7 m加堆载并测试数据。

4.2 土压力理论与实测数据对比

朗肯土压力理论、埋管土压力理论及实测数据对比详见表1。取砂土内摩擦角Φ=30°, 重度γ=18 k N/m2。

k Pa

由表1数据可进一步直观采用图表形式对比表示, 如图3竖向土压力对比、图4侧土压力对比所示。

通过图表分析可得出如下结论:

1) 对于电力管沟这种采用沟槽开挖进行管沟敷设方式, 其竖向土压力实测结果更为接近按埋管土压力计算结果。沟埋式土压力计算当填土较小时受沟槽宽度影响较大, 当填土逐渐增加时, 埋管土压力与实测土压力趋于一致。因此当管沟埋深较深时建议竖向土压力采用埋管土压力计算较经济。

2) 实测侧土压力离散性较大, 但总体数值变化趋势介于主动土压与埋管土压力之间。因此当沟槽较浅时, 为了保证管沟壁板结构安全建议侧壁板按主动土压计算侧土压力。

5 结语

1) 配筋砌块砌体用于市政工程支挡结构设计是安全可行的, 而且作为一种低碳环保, 节能产品应推广应用;2) 配筋砌块挡墙外壁竖向土压力应考虑其填土埋置方式的影响, 对于沟埋式管沟类工程建议按埋管土压力计算;3) 计算配筋砌块电力管沟壁板配筋时, 侧土压力建议按主动土压力进行计算以保证结构安全。

参考文献

[1]陈仲颐, 周景星, 王洪瑾.土力学[M].北京:清华大学出版社, 1994.

[2]蒋希雁, 宋思忠.层状填土的主动土压力的理论研究与计算分析[J].建筑科学, 2006, 22 (6) :138-140.

[3]GB 50007—2011, 建筑地基基础设计规范[S].

配筋砌块砌体剪力墙 篇4

作为替代传统黏土砖最有竞争力产品之一的混凝土空心小型砌块在近些年来的发展非常迅速,它不仅已大量应用在多层民用住宅建筑中,而且在中、高层建筑结构体系中也具有相当的经济优势。尤其是配筋混凝土砌块剪力墙结构具有广阔的发展前景。GB 50003—2001《砌体结构设计规范》已明确提出该类结构体系。此类结构不仅保温隔声性能优良,而且抗震性能也得到大幅度提高,同时经济效益也比较显著,在我国建筑行业是一种非常有发展潜力的结构体系。

1配筋混凝土砌块剪力墙结构的发展概况

自1882年混凝土砌块问世至1897年美国建成世界上第1幢砌块建筑以来,砌块结构已经历了百余年的发展历史。如今已成为一个获得广泛应用、独具特色的完整结构体系———配筋混凝土砌块剪力墙结构体系。在总结1931年新西兰那匹尔大地震和1933年美国加利福尼亚长滩大地震中无筋砌体受到严重震害的经验基础上,美国在世界上首先推出了配筋混凝土砌块剪力墙结构体系,并于1943年将此内容列入了设计规范。如1952年建成的26栋6~13层美国退伍军人医院;1958年在加利福尼亚州建成的一批15层小型配筋砌块建筑;1966年在圣地亚哥建成的8层海纳雷旅馆(相当于我国的9度设防区);1990年在拉斯维加斯(相当于我国的7度设防区)建成的4栋28层配筋混凝土砌块剪力墙结构的旅馆,这也是目前世界上最高的配筋混凝土砌块剪力墙建筑。以上这些建筑大部分都成功地经受了强烈地震的考验,如1971年的圣费尔南多大地震,1987、1989和1994年的洛杉矶大地震中,配筋砌块建筑大都表现出良好的抗震性能[1]。从20世纪60年代至今,美国已制定了完善的配筋混凝土砌块剪力墙结构的设计规范、标准、法规。英国、加拿大、澳大利亚、德国、新西兰等国也对此进行了大量研究并颁布了相应的法规,国际标准化组织(ISO)也制定了ISO 9652-3《配筋砌体结构设计规范》。

相比国外,我国混凝土砌块建筑的发展较晚,至今只有30多年的历史。但从20世纪八九十年代开始,我国混凝土砌块砌体结构进入了快速发展阶段。对配筋砌体的研究取得了许多成果,在中、高层房屋的设计与施工方面也作了一些实践和探索。例如:在1983年和1986年,广西南宁在国内首次建成了10~11层的配筋混凝土小砌块剪力墙试点房屋;1997年中国建筑东北设计院设计在辽宁盘锦建成了15层配筋混凝土砌块剪力墙结构试点住宅楼;1998年在同济大学、哈尔滨工业大学、湖南大学等单位合作试验研究的基础上,上海住宅总公司在上海南园小区建成了18层(局部20层)配筋混凝土砌块剪力墙试点综合楼;2000年在抚顺建成了12层板式大开间(6.6 m)配筋砌块剪力墙商住楼;从2001年开始,该类结构在黑龙江省的哈尔滨和大庆应用和发展更为迅速。在短短几年时间里,相继建成了约200.58万m2配筋砌块砌体剪力墙结构房屋。其中,由大庆油田开发的奥林国际公寓工程(共4期,目前已建成A、D两区,C区在建)共120万m2,是世界上最大的采用配筋砌块砌体剪力墙结构体系的住宅小区[2]。

2配筋混凝土砌块剪力墙结构的优越性

2.1抗震性

配筋混凝土砌块剪力墙结构实质上是一种预制装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构,具有与钢筋混凝土剪力墙结构类似的性能,有很好的抗震性能。主要表现在以下几个方面:

(1)延性好。所谓延性,是指一个结构或所选择的结构部分超过弹性极限后,在没有强度或刚度退化情况下的变形能力。配筋混凝土砌块剪力墙结构之所以有较好的延性,主要有2个原因:(1)墙体内配置的钢筋,尤其是水平钢筋对提高墙体的延性具有很大作用。试验表明[3],墙体在外力作用下即使出现很多裂缝,但由于水平钢筋充分发挥其抗拉性能,大大增加了墙体的变形能力,使墙体裂而不倒;(2)由于配筋混凝土砌块剪力墙表面具有许多灰缝,这些灰缝具有较大的变形能力,从而使配筋混凝土砌块剪力墙结构的变形能力要比普通混凝土剪力墙结构大得多,因而延性很好。除此之外,墙体中设置的约束边缘构件也能显著提高墙体的延性[4]。姜洪斌和胡志远等[5,6]通过试验发现,内置约束箍筋、端部配置约束箍筋的配筋混凝土砌块砌体剪力墙的延性都有较好的改善。

(2)刚度大。国内外大量实验表明,配筋混凝土砌块剪力墙结构与钢筋混凝土剪力墙结构具有相似的性能,它们都能较好地符合平截面假定、钢筋与混凝土接触点应变相同的假定、不计算混凝土抗拉强度等假定,即基本的表达设计公式大体上是一致的。由此可判断,该种结构同钢筋混凝土剪力墙结构一样具有较大的刚度。试验表明[7,8,9],配筋混凝土砌块砌体短肢剪力墙结构不仅刚度大,而且整体性好,相比钢筋混凝土短肢剪力墙结构具有更好的抗震性。实际上,设置的约束边缘构件对提高此类结构的刚度也有较大的贡献。有限元分析结果表明[10],提高灌芯率有助于提高墙体的抗侧刚度,但灌芯率小于50%时,提高的效果不明显;当大于50%时,墙体抗侧刚度将显著提高。值得注意的是,竖向配筋对增加墙体的抗侧刚度效果不大。

(3)承载力提高。配筋混凝土砌块剪力墙承载力的提高主要是相对于无筋砌体而言。其中,墙体中设置的水平钢筋、竖向钢筋及灌芯柱(或构造柱)等都是提高其承载力的主要因素。试验表明[1],配筋率在0.03%~0.17%,墙体受剪承载力较无筋墙体可提高5%~25%。其中水平钢筋对提高抗剪承载力的效果最为明显,但竖向钢筋通过销键作用也可承受一定的剪力,尽管其受剪承载力仅为相同配筋率的水平钢筋的1/3[1]。姜洪斌和王石磊[5,11]通过试验发现,在配筋混凝土砌块壁内配箍筋能显著提高砌体的极限抗压承载力。此外,竖向钢筋和一些芯柱或构造柱还可以抵抗水平荷载产生的弯矩。

(4)地震作用小。配筋混凝土砌块剪力墙结构的主要墙体材料为混凝土小型空心砌块,空心率一般在25%~50%,自重较黏土砖小很多。同时,由于该类结构同砖砌体相比,抗压强度较高。因此,配筋砌体可以开一些结构洞口和取消一些承重墙体,使得承重墙体的总长度相对减小。所以,该类结构的自重也将大大降低。通过阵型分解反应谱法或底部剪力法的计算公式可知[12],结构所受到的地震作用与结构的自重成正比。当结构自重减小,其所受到的地震作用必然也随之减小,抗震性也会显著提高。

2.2工程造价低

配筋混凝土砌块剪力墙结构的构造含钢率较钢筋混凝土剪力墙结构要低得多,约为后者的50%。仅这一项就可节省近50%的钢筋。这是由于砌体剪力墙可收缩的材料比钢筋混凝土剪力墙少得多。因为混凝土砌块是在工厂预先生产,并有规定的停放期,砌块上墙时,其收缩量已完成40%。因此,不需要像现浇混凝土剪力墙那样为防止产生收缩裂缝而设置双排构造钢筋[13]。此外,砌体剪力墙所需的模板也比钢筋混凝土剪力墙少很多,仅在构造柱部位需要用到模板,这就大大减少了木材的用量;在水泥用量上也比钢筋混凝土剪力墙少。根据我国试点工程和国外资料的综合分析表明[14],配筋砌体结构比同样规模的混凝土结构可降低工程造价10%~20%;钢材、木材、水泥用量可减少30%~50%。文献[2、15]表明,配筋混凝土砌块剪力墙与钢筋混凝土剪力墙结构相比,具有显著的经济优势(见表1)。

%

除此之外,配筋混凝土砌块剪力墙结构还具有以下优点:

(1)保温隔声性能好,有利于节能和环保;

(2)施工周期短。如辽宁盘锦国税局15层配筋混凝土砌块剪力墙住宅试点工程,平均每5天施工1层,砌筑速度比黏土砖快1倍;

(3)增加建筑物使用面积。如多层房屋住宅可采用190mm厚的墙体,在同等建筑面积条件下,可增加有效使用面积3%~5%[14]。

3配筋混凝土砌块剪力墙结构的应用前景分析

我国是一个多地震国家,地震区域广阔,设防烈度在7度以上的地区占到国土面积的1/3,有100多个大、中城市需要抗震设防。所以,发展抗震性能好、造价低、施工便捷的多层及中、高层配筋混凝土砌块剪力墙结构,对我国具有特别重要的意义[16]。

由于经济因素,目前我国大部分乡村住宅建筑大都采用砖混结构,在一些贫困地区(如我国西部的一些山区)甚至还有不少土坯房。其造价虽然较低,但其抗震性能较框架结构或剪力墙结构大大降低。尤其在汶川地震中,绝大部分震害都来自于砖混结构。为解决这一难题,笔者认为,采用配筋混凝土砌块剪力墙结构是一种两全其美的办法,即经济(造价与砖混结构基本持平或略低)又抗震。张旭伟等[17]结合汶川地震后四川省什邡市灾后重建的一栋6层住宅建筑,在不改变建筑方案的前提下,采用配筋砌块砌体短肢剪力墙进行了施工图设计。通过与采用砖砌体的施工图进行对比分析,得到配筋砌块砌体短肢剪力墙具有增加结构安全性与有效使用面积以及不增加工程造价等诸多优点。从目前来看,乡村住宅大部分为1~3层的单层或多层住宅,墙体高宽比通常不大,一般无需配置竖向钢筋就能满足抗弯要求。图1是周绪红教授发明的新型混凝土多功能空心砌块(ZL200510031304.5)示意图。该砌块是集节能、节地、环保、轻质、隔热、防渗、抗裂、干砌等多种优点于一体的新型复合多功能砌块,可以配置水平钢筋。笔者认为,该类配筋砌块砌体结构适用于乡村住宅建筑。

在我国广大城镇地区,中、高层建筑将是今后住宅建筑发展的主导方向。近些年来,城镇地区的住宅建筑绝大多数采用框架、框剪和剪力墙3种结构形式,其抗震性能相比砖混结构虽然大大提高,但其造价也大幅度提高。可发展和推广抗震性好、造价较低的中、高层配筋混凝土砌块剪力墙结构体系。同时,这种结构体系既节能又环保,符合我国目前倡导的节约型社会发展的目标。目前,在广西、上海、东北等地都建成了一批配筋混凝土砌块剪力墙结构试点工程,相信在不久的将来,这种新型结构体系将会得到普及。

4关于配筋混凝土砌块剪力墙在今后的工作和研究重点

相比一些发达国家,我国对配筋混凝土砌块剪力墙结构体系的研究和应用还存在一定的差距,在推广和普及这种结构体系之前还有不少工作要做。

(1)进一步加强其抗震性的研究。由于该种结构的抗震设计主要参考钢筋混凝土剪力墙结构。实际上,在该类结构表面存在横向和竖向灰缝,同时配筋只能在竖向孔洞中配一排钢筋。这种构件的截面强度计算模式、各项性能指标、变形特点和抗震性与钢筋混凝土剪力墙结构是不完全相同的。

(2)由于配筋混凝土砌块剪力墙组配材料较为复杂,而且又是一种新型结构体系,其非线性分析理论还不成熟。所以应加强其非线性理论分析。

(3)应积极开展对框支配筋砌块剪力墙结构体系的研究,为拓宽配筋砌体结构的应用范围提供依据。

(4)在提高该结构的最大适用高度方面进行研究。目前,该类结构体系的适用高度较框架结构和剪力墙结构都较低,不利于高层配筋砌块剪力墙结构的发展。

(5)应加强制定该类结构体系的国家标准和规程,弥补我国在这方面的不足。同时,也为该类结构在今后的推广和应用提供理论依据。

(6)加强对高强无收缩砌块材料、高性能砂浆及注芯混凝土工艺的研究。

5结语

配筋砌块砌体剪力墙 篇5

经过几十年的发展,轻型钢结构住宅在不同地域形成了各自的特点,如美国用迪特瑞驰建筑体系建造的轻钢结构住宅、日本的薄板钢骨住宅、澳大利亚的博思格轻钢住宅、欧洲的节能住宅等等。在我国,由于轻钢结构住宅技术研发、应用起步比较晚,没有形成自己的住宅体系。目前,我国轻型钢结构住宅基本上是采用轻型钢框架再加与之配套的轻钢屋面、楼面、轻质墙体组成,结构形式单一、可供选择的材料比较少。现通过巴布亚新几内亚戈洛卡大学学生宿舍楼项目介绍一轻钢—配筋砌体剪力墙结构体系,该体系的成功应用希望能为我们提供一种新的理念,使我国的轻钢结构住宅能得到进一步的发展。

1 项目概况

戈洛卡大学学生宿舍项目位于南太平洋地区的巴布亚新几内亚东高地省戈洛卡大学校园内,建筑面积6 164 m2,高度26.42 m,该宿舍大楼(11)轴~轴交?轴~轴楼层是7层;轴~轴交?轴~轴楼层为4层;(1)轴~(9)轴交?轴~?轴楼层为3层。1层层高为3 m,2层~7层层高均为2.7 m,建筑平面布置如图1所示。

2 轻钢—配筋砌体剪力墙混合结构体系

戈洛卡大学学生宿舍项目钢材用Q235-B钢,直径不大于16 mm的螺栓为普通C级六角头螺栓、强度等级为4.6级,直径不小于20 mm的螺栓为8.8级高强度大六角头螺栓,锚栓和预埋螺栓采用Q235钢;基础钢筋混凝土为C25,配筋砌体剪力墙厚度为200 mm,混凝土空心砌块400 mm×200 mm×150 mm强度为MU15,灌注C25混凝土,钢筋采用HRB400级钢筋。

2.1 基础构造

戈洛卡大学学生宿舍基础采用独立基础和条形基础。独立基础位于建筑物外围四周,条形基础布置在配筋砌体剪力墙下。经设计,独立基础和条形基础有不同的截面尺寸,独立基础其截面最大为1 700 mm×1 700 mm×300 mm(高),条形基础截面最大为2 000 mm×500 mm(高)。所有基础均落在地基承载力不小于100 k Pa的原状土上,并且基础埋深从自然地面以下不小于1 000 mm。

2.2 轻钢—配筋砌体剪力墙混合结构构造

戈洛卡大学学生宿舍采用轻钢—配筋砌体剪力墙混合结构。该宿舍楼角柱为钢柱,规格为□200×200×5,柱脚板为340×340×20,每根钢柱用4个M20地脚螺栓固定,柱脚连接大样见图2。在楼梯间、走廊、大空间房间设置配筋砌体剪力墙,配筋砌体剪力墙用M10水泥砂浆砌筑,灰缝宽度10 mm,砌块孔洞垂直于砌筑面,上批砌块压下批砌块的1/2砌块长,并且上下孔洞要对齐。配筋砌体剪力墙在砌块孔洞中,间距400 mm插入116纵向钢筋,在砌块中间,沿剪力墙竖向间距400 mm设置112的横向钢筋,剪力墙纵、横向钢筋均通长设置。配筋砌体剪力墙中钢筋构造见图2,图3。

在楼盖处,剪力墙间连接用钢梁,钢梁有组合钢梁和型钢梁,钢梁与剪力墙连接节点大样见图4。大空间房间的楼盖主梁采用组合钢梁,用2根[16a的槽钢通过4 mm厚缀板组合成截面为230 mm(宽)×168 mm(高)钢梁。跨度小的部位,如:门洞口依门洞宽窄设有[20b,[18a的型钢梁,组合钢梁大样及其断面见图5。

2.3 楼盖构造

沿戈洛卡大学学生宿舍楼结构竖向,钢柱与剪力墙间由楼盖支撑次梁和墙体龙骨连接,横向楼盖将钢柱、配筋砌体剪力墙连接为一个整体。该大楼各层楼盖是由轻型钢结构楼盖模块单元组成,1层楼地面为钢筋混凝土。在建筑平面中,单个房间所围成的区域即为一个模块单元,见图6。

楼盖模块单元由楼板边缘支撑次梁、楼板次梁、CFC板、拉条等组成。模块边缘的支撑次梁、楼板次梁通过计算确定。楼盖模块单元侧边靠砌体剪力墙的,其支撑次梁用M20的穿墙预埋螺栓固定于该剪力墙上,螺栓间距不大于600 mm。室内大空间房间楼盖由若干个楼盖模块单元通过组合钢梁拼装而成,模块单元的支撑边次梁通过M20 8.8级高强螺栓固定在组合钢梁上。楼盖模块单元与配筋砌体剪力墙、组合钢梁连接节点大样见图7。

楼盖模块单元侧边仅有钢柱时,楼盖模块单元支撑次梁端头通过连接板焊接在钢柱上,连接节点见图8。

楼盖模块单元楼板次梁采用C150×64×15×1.2的C形钢,间距按600 mm布置,有水房间、走廊的楼板次梁为C102×51×15×2,间距为400 mm,所有C形钢楼板次梁用6 mm厚连接板连接在支撑次梁上,楼板次梁连接节点大样见图7,图8。24 mm厚的CFC板铺设在C形钢次梁上,有水房间铺设18 mm厚CFC板。在C形钢楼板次梁底部、单个模块单元对角线设2根钢拉条,规格为80 mm(宽)×6 mm(厚),通过8 mm连接板同支撑次梁连接,拉条连接节点见图7,图8。

2.4 墙体构造

戈洛卡大学学生宿舍外墙及内墙均采用轻质墙体。外墙□70×50×4为主骨架,连接在钢柱或是砌体剪力墙上,外墙有洞口部位均在洞口四周设置□70×50×4。在非洞口区域,主骨架间再增设U75×50×0.8轻钢龙骨作为副龙骨,主骨与副骨共同构成外墙骨架系统,外墙龙骨布置大样见图9。

在外墙骨架外侧安装9 mm厚佳壁埃特板,内侧安装8 mm厚硅酸钙板,板用ST4.2×25十字槽沉头自攻自钻钉固定,间距为150 mm、在板中间间距为300 mm,螺钉到板边缘的距离为10 mm。内墙由U75×50×0.8轻钢龙骨作骨架体系,竖龙骨纵向间距600 mm,横向支撑龙骨设二道,位于距地面1 220 mm,2 440 mm处。在门窗洞口及轻钢墙体转角部位附加一道L70×5角钢来增强洞口骨架的刚度。轻钢龙骨内墙面安装8 mm厚硅酸钙板,但在有水房间迎水面安装7.5 mm厚埃特板。有水房间的轻钢龙骨墙体底部设一道同轻钢龙骨墙体宽度相同,高度不小于120 mm的混凝土止水坎,内墙轻钢龙骨墙体竖向、横向大样如图10,图11所示。

2.5 屋盖构造

戈洛卡大学学生宿舍屋盖主要由屋架、檩条、屋面板构成。在桁架跨度不小于12 m和屋面安装太阳能热水器的部位,桁架上弦杆用□80×80×5、下弦杆用□80×80×4、垂直腹杆用□80×80×5、斜腹杆用□60×60×3。桁架跨度小于12 m和一般无附加荷载屋面,桁架上下弦杆用□75×50×4,腹杆用□50×50×3。桁架竖向与配筋砌体剪力墙的连接是将桁架上下弦杆直接焊接在剪力墙预埋板上,连接节点大样见图12。

桁架在砌体剪力墙顶部支撑点的连接是通过8 mm厚连接板将桁架下弦与剪力墙上预埋板焊接,焊接节点大样见图13。

支撑在屋面钢梁和柱端的桁架其连接节点是用8 mm厚异形连接板将桁架与钢梁或是钢柱焊接,连接节点大样见图14。

屋面檩条采用C160×70×20×3型钢,水平间距为1 200 mm。在檐口及荷载较大部位适当加密。在桁架上,檩条依檩条布置间距设置檩托,将屋面檩条通过M12的螺栓固定在屋面桁架上,连接节点大样见图15。

屋面瓦采用增强型洁面恒力板冷轧成形的波形瓦,基材厚度为0.6 mm,副宽0.75 m,在波峰处用ETCKS 12-14×68HGS六角头螺钉将屋面瓦固定在檩条上,连接点间距不大于350 mm,并且每块板与同一根檩条间不得少于3个固定点。

3 轻钢—配筋砌体剪力墙混合结构的特点

轻钢—配筋砌体剪力墙混合结构整体结构受力合理,抗震性能高,安全性高;建筑布局灵活、丰富、可根据使用要求任意布局,并且轻钢结构、配筋砌体剪力墙结构构件所占用面积小、空间少,使房间使用面积增大;轻型钢结构构件、混凝土砌块还可以实现工业化、产业化生产;施工便捷、进度快,轻型钢结构构件到现场均为成品,测量放线后现场直接可以安装,配筋砌体剪力墙不用支模;绿色、环保、节能,尤其是轻型钢结构还可以实现再生利用。

4 我国轻钢—配筋砌体剪力墙结构体系住宅的展望

现阶段我国住宅建设量大面广,建设持续时间长,建筑资源的可持续发展与建筑节能已被提上日程。另外,我国的钢产量大幅度增加,库存量大,钢材的品种、质量不断提高,轻钢—配筋砌体剪力墙结构体系的住宅又适用于抗震与非抗震地区,并且不受地域和气候的限制。因此,若能促进轻型钢结构和配筋砌体剪力墙的发展,对与之相配套的轻质楼盖、围护墙体、屋盖及其与钢结构的连接配套技术、机电材料设备及其安装的技术革新有很大的推动和提升,因此开发和应用轻钢—配筋砌体剪力墙结构具有重要的现实意义。

参考文献