8、装配整体式混凝土剪力墙结构设计方法介绍及技术发展--2014年8月18日-(1)（77P）

装配整体式混凝土剪力墙结构体系设计方法介绍及技术发展建筑产业现代化系列讲座2014年8月18日马涛北京市建筑设计研究院有限公司第十设计所结构设计总监目录一、结构体系简介二、结构设计方法三、应关注的几个工程问题四、装配整体式剪力墙结构的技术发展五、结语一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构结构体系组成预制剪力墙墙板和预制连梁—外墙板，内墙板…现浇剪力墙—内墙，楼电梯间…水平现浇带和圈梁—沿预制墙板全长设置竖向现浇段—预制墙板之间整体式楼盖—叠合楼盖，现浇楼盖装配整体式剪力墙结构是剪力墙结构的一种形式P1一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P2示例一2T4户型结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P3示例二2T4户型结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P4示例三2T4户型墙体结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P5示例四某公租房项目墙体结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P6示例四某公租房项目楼板结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P7示例五某公租房项目墙体结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式剪力墙结构P8示例五某公租房项目楼板结构平面图一、结构体系简介1.装配整体式混凝土剪力墙结构通过采取结构整体设计、预制构件的连接设计和构造设计，使结构整体性能可以实现与现浇剪力墙结构的整体性能相似目前，装配整体式剪力墙结构的基本设计方法是基于结构整体性能基本等同现浇结构的概念建立的P9一、结构体系简介2.为什么要引用“基本等同现浇结构”的概念体系上安全可靠—已做的研究证实(a)现浇剪力墙(b)预制剪力墙(c)套筒灌浆连接(d)浆锚连接(e)套箍连接预制墙板的连接形式还有许多P10SW1SW2SW3SW4SW5一、结构体系简介2.为什么要引用“基本等同现浇结构”的概念工程上简单易行设计上可以最大限度的与现行技术标准对接有以往成熟的工程经验可以借鉴现阶段的施工技术和管理水平技术上可持续发展P11一、结构体系简介3.装配整体式剪力墙结构的整体性能具有与现浇结构相似的空间刚度具有与现浇结构相似的整体性具有与现浇结构相似的承载能力具有与现浇结构相似的变形能力结构整体的屈服机制和耗能能力与现浇结构相似P12一、结构体系简介4.装配整体式剪力墙结构的连接整体式连接的要求使主体结构材料（混凝土和钢材等）连续满足结构整体性能要求，并与结构设计模型相一致满足抗震可靠性的要求，提高经济性满足建筑正常使用要求，保证建筑的气密性、水密性和抗裂等性能满足生产工艺要求，提高生产设备的利用率和构件质量满足安装施工的简便性要求，保证安装施工的可靠性，提高施工建造效率P13一、结构体系简介结构水平和竖向连接示意图P14一、结构体系简介4.装配整体式剪力墙结构的连接混凝土的连接混凝土界面宜首选粗糙面，并根据连接性能的要求，对粗糙面的凸凹度和抗剪键槽的尺寸等做出规定注：表中★代表适宜采用的连接方案；☆代表可以采用的连接方案，但存在一定的技术限制或结构设计特殊需求；○代表不应选用或连接部位可不采用的连接方案预制构件类型预制墙板叠合梁叠合板连接部位底面顶面侧面顶面端面预制板顶/侧面粗糙面★★★★★★抗剪键槽小☆○☆○★○大★○○☆○P15一、结构体系简介钢筋的连接满足预制构件传力的需要满足结构安全可靠、经济合理的要求满足安装施工操作简便、质量可控的要求预制墙板钢筋连接方案选用表连接方案套筒灌浆机械连接浆锚搭接搭接焊接型钢抗剪钢板竖向钢筋边缘构件纵筋★☆☆☆△★○竖向分布钢筋★○★★△☆★连梁箍筋○○○★☆○○水平钢筋连梁纵筋☆☆○★△○○水平分布钢筋○○○★△○★边缘构件箍筋○○○★☆○○P16一、结构体系简介钢筋的连接P17123一、结构体系简介钢筋的连接P18(1)一字型节点一、结构体系简介钢筋的连接P19(2)T型节点一、结构体系简介钢筋的连接P20(3)L型节点一、结构体系简介套筒灌浆连接接头—包括全灌浆和半灌浆套筒○特点：1）钢筋接头等级为I级，适用于大直径钢筋连接2）竖向钢筋连接多用半灌浆套筒接头，水平钢筋连接多用全灌浆套筒接头3）灌浆料为高性能补偿收缩水泥基材料，采用压力注浆○优点：1）技术成熟、可靠，适用于各种连接2）可以采用集中连接的形式，适用于钢筋的直接连接和间接连接等形式3）质量稳定，便于现场操作，可采用群灌技术注浆，施工效率较高○不足：1）灌浆料受施工阶段环境温度影响2）套筒及灌浆料的成本较高3）对预制构件生产的精度、安装施工的组织和管理要求较高P21一、结构体系简介约束浆锚间接搭接接头○特点：1）钢筋搭接范围为约束混凝土区2）灌浆料为高性能补偿收缩水泥基材料，可采用压力注浆3）适用于7°设防以下地区的中等高度建筑○优点：1）成本较低2）钢筋搭接长度较短，适用于中小直径钢筋连接3）可采用群灌技术注浆，施工效率较高○不足：1）灌浆料受安装施工环境温度影响较大2）钢筋需要逐根连接，数量较大，施工难度较大3）插筋孔道制作工艺尚需完善，制作效率有待提高P22一、结构体系简介浆锚间接搭接接头○特点：1）预制墙板底部预留孔道，通过插筋注浆实现钢筋搭接2）灌浆料为水泥基材料，可采用压力注浆3）适用于7°设防以下地区的中等高度建筑○优点：1）成本低2）适用于中小直径钢筋连接○不足：1）钢筋插入孔道长度较大，且需要逐根连接，数量较大，施工难度大2）需要逐孔灌浆，施工效率较低P23一、结构体系简介抗剪钢板连接—是一种单一功能的连接方式○优点：1）操作简便，连接效率高2）可以替代部分分布钢筋的连接3）对预制墙板底部的约束效果较好○不足：1）需要采用焊接，对施工要求较高2）对安装精度的要求较高搭接、焊接接头—是传统的连接方式○优点：成本低、操作简单、适用于墙体分布钢筋和箍筋的连接○不足：效率较低，不易充分发挥预制构件的优势；焊接质量及施工现场的安全防护要求高；采用搭接连接时，安装施工现场后浇筑混凝土量较大，工序较多P24一、结构体系简介型钢连接—是一种采用集中连接的新型连接方式，目前的工程经验尚不够丰富，适用于中等高度建筑预制圆孔板插筋灌孔—与空心砌块类似在连接方式的选择中，正常使用条件下的结构抗裂性能是必须满足的，特别是住宅建筑对于预制墙板侧边与现浇段采用非连续的构造做法时，竖向连接缝的抗裂问题不宜通过装修做法解决，结构设计可以采用包含常遇烈度地震作用的设计工况，对内力设计值不进行抗震调整，并根据计算结果配置抗裂钢筋钢筋连接一般应选择在构件受力较小的部位钢筋连接可以选择多种形式P25一、结构体系简介5.现浇剪力墙宜均匀、对称布置，与预制墙板宜交错布置宜采用延性好的截面形状，如普通剪力墙肢和带翼缘的墙肢宜通过承载力的差异化设计，实现整体结构的抗震性能目标应关注模数化和标准化，墙体尺寸与模板协调等宜采用工厂加工或现场集中加工钢筋网片、骨架，通过整体安装连接等形式P26一、结构体系简介6.叠合楼盖适合于单向板、双向板、悬挑板和凸凹较小的异形板预制板宜采用整间的中大型板；也可采用标准宽度尺寸组合的方式，此时应注意施工安装效率；施工现场条件许可时，还可以采用现场预制的方式板厚≥120mm预制板类型普通钢筋混凝土薄板—适用于小跨度叠合楼板带桁架钢筋的钢筋混凝土薄板—中、大跨度叠合楼板预应力薄板或带肋板—适用于较大跨度的叠合楼板P27一、结构体系简介6.装配整体式剪力墙结构设计的基本原则适合于规则性好的建筑结构方案在采用符合规范规定的设计方案和连接做法时，设计方法可以与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011和行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3中对现浇混凝土剪力墙结构的设计规定相一致P28一、结构体系简介6.装配整体式剪力墙结构设计的基本原则当建筑的高宽比、建筑的规则性和均匀性、预制墙板的连接方法和装配化程度等超出规范的规定时，应根据具体情况采用包络设计或性能设计的方法整体设计原则—避免“拆分”施工图设计与构件设计“一体化”原则P29一、结构体系简介7.结构装配方案装配整体式剪力墙结构体系应通过对项目的整体策划，确定具体的结构装配方案；装配方案宜在确保安全性的前提下，使建筑具备统一的质量标准、更好的经济性和更适宜的使用性能P30一、结构体系简介7.结构装配方案结构装配方案外墙—宜采用全装配方案○方案一：预制墙板+现浇节点（+预制外模板）○方案二：预制墙板+现浇节点+现浇墙体（+预制外模板）内墙—可以考虑采用部分装配方案○方案一、现浇剪力墙+预制墙板+现浇节点（+预制隔墙板）○方案二、现浇剪力墙（+预制隔墙板）P31二、结构设计方法1.设计流程整体策划→单体方案→初步设计→施工图→构件加工图整体策划—通过与建设方、建筑师的充分沟通，结合招标文件的规定、产业链资源、已有的成熟技术等条件，在项目实施的要求、目标、技术等问题上达成共识，并给出概念性方案技术和产品集成内容和方法结构的装配体系和装配方案预制构件产品类型和标准体系现阶段，尚宜将施工方案作为整体策划的重点内容之一P32二、结构设计方法1.设计流程单体方案—根据规划和建筑指标的规定确定建筑方案、结构方案等，方案尚应满足招标文件、经济指标、建造方式与工期、预制构件生产和运输条件等要求建筑体型—简单、规则、较少和较大尺度的凸凹、功能单元和拼接方式的标准化等—决定了预制墙板的类型、制作和安装的难易程度、结构合理性、装配效率和成本等初步分析结构整体性能，确定连接方案、计算模式等初步建立预制构件系统，并给出预制率、装配率指标，给出预制构件明细、模板等P33二、结构设计方法1.设计流程单体方案建筑门窗洞口尺寸和位置—使功能性与舒适性协调、建筑与结构协调—决定了预制墙板构件的标准化、组合性、经济性和生产安装的可操作性等建筑立面表达方式—充分发挥预制混凝土、模具以及预制构件生产工艺自身具有的的特点，通过色彩、质地、纹理、凸凹、线条等实现建筑表达的丰富性—决定了装配式建筑的经济性和生产、安装、连接方式等P34二、结构设计方法结构平面布置分析图P35二、结构设计方法预制墙板类型、连接现浇段标准分析图P36二、结构设计方法初步设计阶段的主要内容满足《建筑工程设计文件编制深度规定》的要求结构整体抗震、抗风和竖向承载能力的分析针对预制构件需要补充的设计内容：预制构件的模板图预制构件连接标准大样图形成预制构件明细表预制构件制作和安装的基本要求针对结构标准化的设计内容预制构件的标准化现浇结构的标准化连接做法的标准化P37二、结构设计方法初步设计阶段的主要内容预制构件配筋构造的标准化设计P38二、结构设计方法预制墙板模板图设计P39二、结构设计方法预制墙板模板图设计P40二、结构设计方法预制墙板标准连接设计—水平连接P41二、结构设计方法预制墙板标准连接设计—水平连接P42二、结构设计方法预制墙板标准连接设计—水平连接P43二、结构设计方法预制墙板标准连接设计—现浇楼层顶部竖向连接P44二、结构设计方法预制墙板标准连接设计—标准层竖向连接P45二、结构设计方法预制墙板标准连接设计—屋顶层竖向连接P46二、结构设计方法初步设计阶段的主要工作内容经济和技术指标分析和优化本阶段需要进行沟通和工作协调的内容机电设备专业建筑专业精装修设计预制构件厂施工总承包分包单位必要时尚需进行结构设计的专项技术论证或评审P47二、结构设计方法施工图设计阶段的主要内容整体设计现浇结构设计—墙体、连梁、现浇段、现浇楼板/叠合楼板，水平现浇带和圈梁……预制构件设计—墙板、楼板、楼梯等连接设计—预制墙板底部水平缝验算、连接构造等施工图纸的补充要求预制构件明细表预制混凝土结构设计总说明预制构件模板图、配筋图、预埋件布置图预制构件安装、连接详图P48二、结构设计方法预制构件加工图设计阶段的主要内容基本模式由设计单位独立完成—设计单位具有专项化设计能力和经验由设计单位与预制