張 瑜（煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計研究院股份有限公司，河南鄭州450000）

淺析預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)豎向連接形式的發(fā)展現(xiàn)狀

張 瑜（煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計研究院股份有限公司，河南鄭州450000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國的建筑行業(yè)和住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸將節(jié)能環(huán)保、低碳、綠色等作為重要理念。在大力發(fā)展預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)同時，對其豎向連接形式提出了更高的要求。本文首先對剪力墻構(gòu)件的受力特征以及豎向連接設(shè)計原則做了簡單介紹，然后重點分析了各種連接形式的優(yōu)缺點，最后提出預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)豎向連接形式以后的發(fā)展方向，為大家提供參考。

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)；預(yù)制構(gòu)件；連接形式；豎向連接

引言

近幾年的社會發(fā)展較快，住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)作為住宅建筑結(jié)構(gòu)形式，被廣泛應(yīng)用在高層住宅建筑中。這種結(jié)構(gòu)形式需要的大部分構(gòu)件需要工廠預(yù)制，然后在施工時進(jìn)行組裝。與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)形式相比，所需工期短，更加節(jié)約能源和工程材料，具有廣泛的發(fā)展空間。我國的預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在發(fā)展過程中，對其結(jié)構(gòu)體系不斷的研究，并積極吸收國外相關(guān)研究經(jīng)驗，對其中的剪力墻豎向連接問題進(jìn)行深入研究和探討。本文就針對各種連接形式的優(yōu)缺點以及存在的問題進(jìn)行分析和闡述。

1 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)豎向連接設(shè)計

1.1 剪力墻構(gòu)件的受力特征

剪力墻截面屬于“片”狀結(jié)構(gòu)，截面特征就有厚度小、高度高、抗剪能力強(qiáng)以及承載力大等特點，其不利性能表現(xiàn)為外平面比較薄弱，破壞延性比較小。在水平壓力和豎向荷載的作用下，其破壞形態(tài)主要有彎剪破壞、彎曲破壞、滑移破壞以及剪切破壞等。在設(shè)計的過程中，要考慮到不能使剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土鋼筋的錨固破壞先于構(gòu)件破壞。因此，在剪力墻兩端設(shè)置邊緣構(gòu)件，一方面增加墻體的延展性，另一方面增大抗剪能力，進(jìn)一步防止剪力墻在受到較大水平剪力時出現(xiàn)滑移破壞。剪力墻配筋設(shè)計主要包括墻身配筋、約束邊緣構(gòu)件配筋以及連梁配景等，設(shè)計時必須滿足截面受彎能力要求、抗剪能力要求、墻體構(gòu)造要求以及最小配筋率的要求等。

1.2 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)豎向連接的設(shè)計原則

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行連接，從而保證構(gòu)件連接的可靠性和連接質(zhì)量。連接設(shè)計是非常重要的環(huán)節(jié)，尤其是預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)，需要將單個構(gòu)件逐一連接以形成整體，在荷載作用下，連接部位能夠平順的傳遞內(nèi)力，并具有足夠的剛度，充分發(fā)揮連接功能，同時又確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性協(xié)調(diào)一致。所以，連接形式是否合理是預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。

對于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)的豎向連接方面提出了更高的要求，在設(shè)計過程中應(yīng)該遵循以下幾個原則：①連接設(shè)計必須達(dá)到抗震性能要求，結(jié)構(gòu)的承載力滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。②確保結(jié)構(gòu)的整體性和完整性。③連接破壞不能先于構(gòu)件破壞，其破壞形式不能包括鋼筋錨固破壞脆性形式。④整體的構(gòu)造連接應(yīng)該與整體的結(jié)構(gòu)受力模式以及傳力途徑相符合。

2 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)豎向連接形式

我們可以通過下面表1所示的內(nèi)容來了解一下現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)的不同：

表1 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)分類以及有缺點

2.1 現(xiàn)澆帶連接

現(xiàn)澆帶連接方式比較傳統(tǒng)，首先在上下層剪力墻之間設(shè)置好現(xiàn)澆帶，然后用鋼筋搭接，完成以后將上下層的剪力墻連接成為一體就可以了。

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)采用這種方式進(jìn)行連接會出現(xiàn)如下問題：①在實際的施工中，對于上部的墻體很難固定，穩(wěn)定性也就很難保證。②剪力墻截面大小要確保一樣，才能保證搭接不會出現(xiàn)縫隙。③澆筑混凝土?xí)r，尤其是頂部的混凝土很難澆筑密實。這些缺點使這種連接形式的優(yōu)點很難充分發(fā)揮。一些專家對這種連接形式的剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞形態(tài)進(jìn)行研究，實踐表明，采用這種方式連接出現(xiàn)的裂縫機(jī)率比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)要低，但是耗能能力相對較差。

2.2 套筒灌漿連接

這種連接方式目前比較成熟，首先將鋼筋放入對接套筒中，然后把水泥、細(xì)骨料、外加劑、膨脹劑等材料通過灌漿機(jī)攪拌形成灌漿材料，當(dāng)灌漿材料硬化以后，套筒與鋼筋就能牢固的連接在一起。灌漿材料具有的高性能以及無收縮性可以大大提高鋼筋與套筒內(nèi)壁的摩擦、粘合度以及咬合強(qiáng)度，使鋼筋的預(yù)應(yīng)力能夠平順傳遞，具有很高的抗拉能力和抗壓能力，保證連接的可靠性。

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)采用這種方式進(jìn)行連接具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝和鋼筋連接可以分開進(jìn)行；施工操作過程比較簡單，所需施工設(shè)備較少，不會受到天氣影響；不會對環(huán)境造成污染、綠色安全；可以在工廠進(jìn)行預(yù)制，現(xiàn)場裝配簡單快速。但是也會存在一些問題，比如灌漿質(zhì)量難以管理，鋼筋搭接長度過長，套筒較粗，保護(hù)層厚度過小等情況。

2.3 預(yù)留漿孔錨搭接

這種連接形式采用育齡孔漿錨搭接，首先將下層墻體的頂面位置預(yù)留插筋，其數(shù)量和規(guī)格與墻體內(nèi)豎向受力鋼筋一致，然后在上層墻體被預(yù)留螺旋狀的孔洞，上層墻體安裝完成以后，通過灌漿孔和排氣孔向孔內(nèi)灌漿，當(dāng)灌漿材料硬化以后，最后將上、下層墻體進(jìn)行連接。這種方式不同之處在于，需要連接的兩根鋼筋并不是相鄰的，而是間隔一定距離，也成為間接搭接。

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)采用這種方式進(jìn)行連接存在的問題有：如果墻體不是太厚，在墻體中預(yù)留很多插孔，增加了施工難度；孔邊緣的混凝土厚度較小，在運(yùn)輸過程中很容易造成破損，從而對構(gòu)建的連接性能造成一定影響。

2.4 螺栓連接

這種連接形式屬于機(jī)械連接，連接過程比較簡單，對精度要求非常高。首先是在上層剪力墻的下邊設(shè)置有孔洞的鋼板，將下層剪力墻的上方有螺紋的鋼筋作為螺桿，然后將鋼筋穿過鋼板并用螺帽與上層剪力墻連接，對連接的部位澆筑混凝土，最后當(dāng)混凝土硬化以后將上下層墻體連接起來。

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)采用這種方式進(jìn)行連接存在的問題有：隨著時間以及荷載作用，螺栓可能會發(fā)生松動現(xiàn)象；受到自然環(huán)境或者其他因素影響，螺紋會逐漸發(fā)生脫落現(xiàn)象；在施工過程中，螺栓如果沒有擰緊會埋下安全隱患。

2.5 后張預(yù)應(yīng)力連接

這種連接方式是通過施加預(yù)應(yīng)力以提高連接構(gòu)件的摩擦剪切強(qiáng)度，從而減小由于地震造成的結(jié)構(gòu)變形。主要特點是將結(jié)構(gòu)的非線性變形集中在連接區(qū)域，其他部分處于在彈性范圍內(nèi)。

預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)采用這種方式進(jìn)行連接，使整體結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度、剛度以及非常好的延性，但是耗能能力無法充分展現(xiàn)。

2.6 鍵槽連接

這種結(jié)構(gòu)形式主要用于裝配式大板結(jié)構(gòu)中，首先將連接位置設(shè)置一些小鍵槽，然后澆筑混凝土，使上下層剪力墻連接成為一個整體。這種連接形式可以將受到的剪力均勻傳遞。在實際的施工過程中要依據(jù)實際情況確定鍵槽尺寸。

相關(guān)專家對這種連接形式的連接縫的抗震性能進(jìn)行研究和實驗，實驗結(jié)果表明，接縫的抗剪承受能力隨著接合筋的直徑增大而增大，并且與寬度呈非線性關(guān)系。

2.7 Wall Shoes連接

這種連接方式與螺栓連接方式有些相似，首先將Wall Shoes連接器安裝在模板中，由工廠進(jìn)行剪力墻預(yù)制，同時在連接器位置預(yù)留孔口，然后將下層剪力墻中的預(yù)埋鋼筋從底板預(yù)留孔中穿入連接器，并用螺栓進(jìn)行固定，完成以后在連接位置以及Wall Shoes連接器中澆筑混凝土，待混凝土硬化以后，上下層剪力墻就會成為整體。

這種連接方式主要應(yīng)用在抗震區(qū)，如果與其他方式聯(lián)合使用比如灌漿連接、螺栓連接等效果更加。

3 發(fā)展方向

通過對各種預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接形式的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，不同的連接形式都有各自的優(yōu)缺點以及存在的問題。因此，要不斷的進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，進(jìn)一步研究合理節(jié)點的連接形式。在以后的發(fā)展中，對節(jié)點連接重點要向安全、操作更加方便、更加節(jié)能環(huán)保等方向進(jìn)行研究，為我國的現(xiàn)代住宅產(chǎn)業(yè)化提供更高的施工技術(shù)。

[1]趙又婷.裝配式結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展與建筑工業(yè)化[J].工程力學(xué)，2012（09）.

[2]肖偉軍.預(yù)制混凝土板、墻體系發(fā)展現(xiàn)狀[J].工業(yè)建筑，2013（12）.

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