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竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构设计与施工_亓立刚.pdf
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1、第 53 卷 第 5 期2023 年 3 月上建 筑 结 构Building StructureVol.53 No.5Mar.2023DOI:10.19701/j.jzjg.20221429国家自然科学基金项目(52078360),中国建筑第八工程局有限公司科研课题:装配式建筑产业一体化技术研究(2020-3-59)。第第一一作作者者:亓立刚,教授级高级工程师,主要从事建筑工程施工研究,Email:975220930 。竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构设计与施工亓立刚1,李 厂1,刘亚男1,包睿洁2,华晶晶1,王良超1,刘 星1(1 中国建筑第八工程局有限公司,上海 200112;2 上
2、海市住房和城乡建设管理委员会,上海 200003)摘要:针对套筒连接的装配式剪力墙施工工序复杂、建造效率低、质量不易保证问题,基于等强设计原则,提出了一种新型竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构体系(SGBL 装配整体式剪力墙结构)。该体系预制墙体竖向分布钢筋断开,采用坐浆连接方式,两侧现浇边缘构件配筋相应加大。详细介绍了该体系的特点以及相应的“设计、生产、施工”一体化建造模式,围绕示范工程,采用数值分析等方法对该体系的抗震性能进行对比分析,结果表明 SGBL 装配整体式剪力墙结构体系抗震性能与套筒灌浆剪力墙结构体系相当,坐浆工艺可靠,结构成本降低6.5%,每片预制墙体安装时间节约 15mi
3、n,平均施工效率提高约 25%,综合效益显著,取得了良好的示范效果。关键词:SGBL 装配整体式剪力墙;竖向分布钢筋不连接;一体化建造;抗震性能;工程示范 中图分类号:TU398+.2 文献标志码:A文章编号:1002-848X(2023)05-0007-05引用本文 亓立刚,李厂,刘亚男,等.竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构设计与施工J.建筑结构,2023,53(5):7-11,29.QI Ligang,LI Chang,LIU Yanan,et al.Design and construction of monolithic assembled concrete shear wall
4、 structure with non-connected vertical distribution reinforcement J.Building Structure,2023,53(5):7-11,29.Design and construction of monolithic assembled concrete shear wall structure with non-connected vertical distribution reinforcement QI Ligang1,LI Chang1,LIU Yanan1,BAO Ruijie2,HUA Jingjing1,WAN
5、G Liangchao1,LIU Xing1(1 China Construction Eighth Engineering Division Co.,Ltd.,Shanghai 200112,China;2 Shanghai Housing and Urban-Rural Construction Management Committee,Shanghai 200003,China)Abstract:According to the problems of complex construction procedures,low construction efficiency and diff
6、icult quality assurance of sleeve-connected assembled concrete shear wall structure,based on the principle of equal-strength design,a new type of monolithic assembled concrete shear wall structure with non-connected vertical distribution reinforcement(SGBL assembly shear wall structure)was proposed.
7、The vertical distributed reinforcement was disconnected of the assembly walls and cement-based grouts connection was applied.Correspondingly,the reinforcements of the cast-in-situ boundary element on both sides were enlarged.The characteristics as well as the integrated construction mode of“design,p
8、roduction and construction”were introduced in detail on the structural system.Based on the demonstration project,the seismic performance of the system was compared by numerical analysis.The results show that the seismic performance of the SGBL monolithic assembly shear wall structure is equivalent t
9、o that of the grout-filled coupling sleeve shear wall structural system,cement-based grouts connection is reliable and the structure cost is reduced by 6.5%.The installation time of the assembly wall was saved by 15 minutes,and construction efficiency is increased by about 25%averagely,and the compr
10、ehensive benefit is obvious and good demonstration effects have been achieved.Keywords:SGBL monolithic assembly shear wall;non-connected vertical distribution reinforcement;integrated construction;seismic performance;project demonstration 0引言 随着我国城镇化水平的不断提高以及碳达峰、碳中和“2060”目标的提出,我国住宅的建设在追求发展速度的同时更加重视建
11、设质量、节能环保。因此,促进建造方式绿色转型,提升建筑工业化、数字化、智能化水平是当务之急。而住宅产业化是进行住宅产品革新的主要方向,利用产业化建造模式可以实现建筑构件和施工工序的标准化,缩短工期,建 筑 结 构2023 年提高质量品质,提升建造精度和安全水平。建筑部品部件通用化程度的提高,既可以发挥规模化优势,使后期维修变得更方便,也有助于实现住宅建筑的可持续发展和建造成本的大幅度降低。我国建筑产业发展质量不高,整体仍处于产业链中低端,核心竞争力不强,与发达国家差距明显。在技术层面上,制约建筑产业化发展的瓶颈主要有两点:一是缺乏适合产业化特征的典型结构体系,部品部件体系,标准化、模块化、通用
12、化、装配化的技术体系和设计、制造、装配一体化的产业化技术体系;二是与产业化相配套的技术没有完全掌握,如相应的生产、施工技术等没有与时俱进1。在我国,居民住宅主要采用装配式混凝土剪力墙结构,其具有良好的抗侧能力和室内空间的规整性。该结构体系中预制剪力墙与下部现浇结构之间的连接是关键环节,目前主要采用的套筒灌浆连接,其连接钢筋多而密,“一一对应”的安装方式对生产精度的要求很高(图 1),施工工艺复杂,现场工作量大,且需要产业工人有高度的责任心以保证灌浆质量,势必导致施工效率低下,这都直接或间接地增加了建造成本。根据装配式混凝土结构施工质量专项检查结果,部分工程套筒饱满性不够,套筒灌浆合格率不到 7
13、0%2。图 1 预制构件现场安装本研究针对目前存在的这些问题,基于等强设计原则,提出一种适用于中高层住宅的结构体系 竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构体系(简称 SGBL 装配整体式剪力墙)(图 2)。该结构体系将预制墙体竖向分布钢筋在楼板上方施工缝处断开代之以坐浆连接,同时对两侧现浇边缘构件纵筋加强。根据 SGBL 装配整体式剪力墙结构的研究成果,建立 SGBL 装配整体式剪力墙结构预制构件生产的示范园区,并对该结构体系的一体化建造技术进行了工程应用。1SGBL 装配整体式剪力墙 根据高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3图 2 竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构示意图2010)第
14、7.2.8 条矩形受压剪力墙墙肢的正截面受压承载力计算公式和有限元数值分析结果(图 3)可以看出,竖向分布钢筋对构件承载力的贡献约占整片墙承载力的 5%。图 3 现浇墙体与 SGBL 墙体承载力的对比文献3梳理了国内外对竖向分布钢筋连接程度的影响研究情况,结果表明与全连接相比,部分连接装配式剪力墙承载力略低,延性、耗能略优,且抗震性能受竖向分布钢筋连接程度影响较小。文献4针对 SGBL 装配整体式剪力墙提出了相应的等效设计方法和计算公式,以试验为基础通过 30 个参数化数值分析模型对公式进行验证。文献5对SGBL 装配整体式剪力墙进行了 4 片足尺试件的拟静力试验,结果表明装配整体式剪力墙承载
15、力、延性、耗能能力与现浇剪力墙相比基本相当,呈现典型压弯破坏,验证了等效设计方法的正确性。文献6设计 1 个缩尺比为 1/2 的 4 层竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构模型,并开展了振动台试验,墙体最终表现为压弯破坏,边缘构件混凝土压溃、钢筋压曲,未发生整体破坏或倒塌,试验结果表明,现浇边缘构件与预制墙体能较好地协同工作,具有良好的抗震性能。实现 SGBL 装配整体式剪力墙在住宅建筑中的8第 53 卷 第 5 期 亓立刚,等.竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构设计与施工产业化应用,首先应研究该体系的“设计、生产、施工”一体化建造技术。1.1 标准化设计 装配式建筑若要提高质量,需要像
16、制造业一样实现部品的标准化。从制造业一条著名的“微笑”曲线(图 4)可以看出,设计是整个制造业的价值高点,施工组装处于产业链上附加值最低的环节,可见设计是整个建筑产业链的灵魂。“少规格,多组合”的设计原则,减少构件规格种类的同时也提高了构件模板的重复利用率,既方便构件的加工制造,也提高了生产速度和劳动效率,从而降低造价。可见,从设计源头贯彻构件的模数化、模块化、标准化、通用化,才能形成装配式建筑工业化生产的优势,才能不断推进装配式建筑的产业化发展,实现建筑行业转型升级7-8。图 4 制造业“微笑”曲线SGBL 装配整体式剪力墙,基于等效强度设计原则调整两侧的边缘构件长度和配筋,可以做到建筑构件
17、“少规格、多组合”,通过断开竖向钢筋,取消套筒,采用坐浆连接方式,简化了生产和施工工序。实行正向结构设计,建筑模数化,部品部件通用化,进而构件厂的模具、施工工艺和施工现场的调运安装措施均可以标准化,既便于组织生产、施工安装,又可保证质量9-10。针对 SGBL 装配整体式剪力墙,利用 BIM 技术开发了基于 YJK 平台的专用设计软件。实现全过程正向设计,可完成体系设定、竖向分布钢筋不连接钢筋预制墙的布置、边缘构件范围自动生成、墙身交叉斜筋和边缘构件计算参数的设置,并能够进行该体系计算和深化设计详图绘制。这为机械化、自动化、规模化生产预制构件打下了坚实的基础。1.2 自动化生产 因 SGBL
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