吳吉祥，程海慶，馬珂

（中鐵四局集團有限公司設(shè)計研究院，安徽 合肥 230022）

“L”型全預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究

吳吉祥，程海慶，馬珂

（中鐵四局集團有限公司設(shè)計研究院，安徽 合肥 230022）

中鐵四局開發(fā)的“全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)體系”，是一種新型的裝配式結(jié)構(gòu)體系；剪力墻預(yù)制成標準的“L”型構(gòu)件，實現(xiàn)模塊化設(shè)計生產(chǎn)，裝配率較傳統(tǒng)預(yù)制體系有很大提高，可適應(yīng)不同戶型的需要；對于長度較長的預(yù)制剪力墻，采用對稱分割的方法，方便現(xiàn)場吊裝和施工，在兩片預(yù)制墻體間預(yù)留250mm長的現(xiàn)澆連接區(qū)域，采用高一個等級的混凝土澆筑。為解決水平鋼筋的錨固問題，采用附加矩形箍筋來增加現(xiàn)澆區(qū)域內(nèi)混凝土與預(yù)制剪力墻水平鋼筋之間的咬合力；最后通過試驗對比分析，該節(jié)點構(gòu)造具有和現(xiàn)澆節(jié)點相當?shù)恼w性、變形能力和耗能能力，該體系整體抗震性能可靠。

結(jié)構(gòu)；剪力墻；全預(yù)制構(gòu)件

傳統(tǒng)的預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件仍然采用現(xiàn)澆，大大降低了裝配率，影響工期。本體系對于剪力墻采用全預(yù)制方式，對于長度較長的墻體從中部對稱分割，保持預(yù)制構(gòu)件種類的高度統(tǒng)一性，與傳統(tǒng)預(yù)制體系相比，具有很大的優(yōu)勢。

本案例為某公共租賃房小區(qū)，單體為18層住宅，總高度57m。該戶型為1梯4戶，層高為2.9m。戶型規(guī)整，面積利用率高。該戶型預(yù)制墻體為兩種，大大提高工廠預(yù)制率，對于長度較長的墻體，在中部設(shè)立250mm長的現(xiàn)澆區(qū)域，可滿足通用塔吊起重量。

連接區(qū)設(shè)在剪力墻的中部附近，設(shè)置250mm長的連接區(qū)。預(yù)制剪力墻水平方向端部預(yù)留直線型開口鋼筋，并附加封閉“U型”箍筋，在交錯區(qū)形成矩形框，框內(nèi)插入4根直徑12的鋼筋，在預(yù)制剪力臨時固定后，用高一個等級的混凝土澆筑此連接區(qū)。此種方式可解決施工時吊裝預(yù)制墻體時，水平鋼筋相互打架的影響，并較少現(xiàn)澆區(qū)域長度，提高裝配率。

圖1 典型戶型墻體分割布置圖

圖2 預(yù)制剪力墻中部附加U型箍示意圖

對于鋼筋錨固長度不足所帶來的抗滑移摩擦力缺失，通過附加鋼筋與內(nèi)部高強度混凝土的咬合來補上的研究，在日本藤田公司的FPRC-II預(yù)制框架結(jié)構(gòu)施工工法中已有成功運用，并在2007年竣工的港北建筑（地上9層）中實施。

為驗證全預(yù)制裝配式剪力墻的抗震性能，擬作3組試驗來對比分析，SW1為現(xiàn)澆構(gòu)件，SW2為底部帶水平縫的預(yù)制構(gòu)件，SW3為底部帶水平縫，中部帶豎直縫的預(yù)制構(gòu)件。其中SW2和SW3是用來對比豎向接縫連接和橫向接縫連接分別對整體抗震性能的影響。

圖3

加載試驗采用2000kN液壓千斤頂施加軸力，利用4根螺桿與工字鋼搭建的加載架使千斤頂可隨試件水平位移而移動，并采用500kN液壓作動器施加往復(fù)水平力。為得到底部鋼筋在低周反復(fù)加載下應(yīng)變情況，剪力墻豎向鋼筋底部預(yù)先安裝鋼筋應(yīng)變位移傳感器。

圖4

3.3.1 裂縫分布情況

3.3.1.1 SW1構(gòu)件

水平力為180kN時，SW1試件的墻底與地梁的交界面出現(xiàn)細小水平裂縫。隨水平力增大，剪力墻從下至上出現(xiàn)多條水平裂縫。當位移達到42mm，位移角達1/71，墻體底部邊緣混凝土剝裂嚴重，可見邊緣構(gòu)件箍筋被壓歪，水平力下降至峰值的85%，試驗結(jié)束。

3.3.1.2 SW2構(gòu)件

水平力為140kN時，SW1的墻底與地梁的交界面出現(xiàn)水平裂縫。水平力為160kN時，墻體右端300處拼接縫部位出現(xiàn)第一條水平裂縫。水平力繼續(xù)增大至200kN時，墻體沿高度方向500mm、650mm、1000mm處出現(xiàn)多條水平裂縫。230kN循環(huán)中，水平現(xiàn)澆端部出現(xiàn)受壓裂縫，原水平縫斜向發(fā)展。繼續(xù)加載裂縫不再發(fā)展，主裂縫寬度增加，右底部現(xiàn)澆段端部混凝土剝落露出U型箍筋，后澆段有鼓脹現(xiàn)象，試驗結(jié)束。

3.3.1.3 SW3構(gòu)件

循環(huán)水平力為140kN時，距墻底300mm的拼縫處出現(xiàn)水平裂縫，170kN時地梁頂面出現(xiàn)裂縫，力增大至200kN時，右側(cè)墻500mm、700mm出現(xiàn)水平裂縫。230kN循環(huán)中，水平現(xiàn)澆端部出現(xiàn)受壓裂縫，原水平縫斜向發(fā)展，豎向無裂縫。繼續(xù)加載，試件發(fā)出焊縫崩斷聲音，為墻體拼裝階段用于臨時支撐拼裝墻體的預(yù)埋方鋼管焊縫斷裂，后澆端部混凝土大塊脫落露出U型箍筋，試驗結(jié)束。

圖5 承載力對比實驗結(jié)果

對于3種試件，在試驗中破壞形式一致，均為受壓混凝土開裂，鋼筋外露；其中由于底部擁有水平縫，故SW2和SW3試件開裂荷載均比SW1試件提前，對于屈服荷載和峰值荷載均接近于SW1試件；實驗自始至終，都沒有觀測到SW3試件豎縫處裂縫發(fā)展。

3.3.2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖6

從試件F-S曲線來看，都經(jīng)歷了彈性、屈服、極限3個狀態(tài)，試件的耗能性能相當。試件SW2的剛度在到達屈服荷載后突然下降，SW3試件后期因為豎縫的存在使剛度降低較為緩慢，并有相當長的一段塑性延伸區(qū)域；極限狀態(tài)時，裝配試件剛度退化至與現(xiàn)澆試件相當。

3.3.3 墻底豎向鋼筋應(yīng)變位置分布

TU375

A

1007-7359（2016）05-0067-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.017

吳吉祥（1972-），男，江西修水人，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，學(xué)士；國家注冊一級結(jié)構(gòu)工程師，國家注冊一級巖土工程師。