装配式剪力墙竖向分布钢筋连接程度研究进展

2021-07-25 06:16张士前陈越时刘亚男马昕煦廖显东肖绪文
西南交通大学学报 2021年4期
关键词:套筒现浇剪力墙

张士前 ,陈越时 ,刘亚男 ,马昕煦 ,廖显东 ,肖绪文

(1.中国建筑第八工程局有限公司,上海 200122;2.中国建筑股份有限公司,北京 100037;3.同济大学土木工程学院,上海 200092)

随着我国经济的发展和社会的进步,我国的人口红利正在消失,建筑行业面临劳动力短缺,人工成本快速上升的问题,同时传统粗放的建筑施工方式已不满足生态发展、资源节约和环境友好的要求.为解决建筑业面临的日益严峻的问题,近年来政府相关部门出台并制定一系列建筑工业化政策与举措.如1999 年建设部联合八家部门制订了《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》[1];2014 年国务院提出“以住宅为重点,以建筑工业化为核心,加大对建筑部品生产的扶持力度,推进建筑产业现代化”;2016 年9 月国务院常务会议决定大力发展装配式建筑,推动产业结构调整升级等.

我国建筑工业化正处于重新启动期[2],装配式混凝土剪力墙结构是一种装配化程度较高的建筑结构体系,不同于传统现浇剪力墙结构,装配式剪力墙结构是指预制墙板在工厂加工制作,并将其运输到现场进行拼装,与后浇混凝土连接而成的预制混凝土结构,具有模数化、标准化、集成化程度高、绿色施工、快速建造等特点.目前装配式剪力墙结构的研究主要聚焦于剪力墙结构体系与不同类型连接节点等方面,虽然装配式剪力墙体系各不相同,如最为普遍的实心装配式剪力墙结构体系、叠合剪力墙结构体系、预制夹心保温剪力墙结构体系与无黏结后张拉装配式预应力混凝土剪力墙等,但共同点是通过可靠的竖向连接方式使其抗震性能达到“等同现浇”的目的.本文基于竖向分布钢筋在楼层处连接数量的不同,深入介绍了不同连接程度的装配式剪力墙国内外研究进展与不足.另外,不同连接方式如套筒灌浆连接、浆锚连接、螺栓连接等可实现竖向钢筋有效连接和传力,然而这些连接形式往往存在连接数量多、连接配件材料成本高、制作与施工精度要求较高、安装就位困难、施工效率低,以及现场灌浆连接施工质量难以保证等问题.因此为了避免此类问题,结合已有研究基础,提出一种基于承载力等效原则下的竖向分布钢筋不连接的装配式剪力墙结构体系,为装配式混凝土剪力墙研究提供参考.

1 全部连接

剪力墙竖向分布钢筋楼层间连接程度可分为全部连接(双排)、部分连接(单排或梅花)与不连接(坐浆),如图1.

图1 不同连接程度剪力墙示意Fig.1 Shear wall with different connections

目前大部分装配式剪力墙结构竖向分布钢筋连接程度为全部连接,其连接形式多样,主要有套筒灌浆连接、浆锚搭接连接、插筋连接、后浇带连接等.

1)钢筋套筒灌浆连接技术在欧美、日本等国家应用已有40 多年的历史,经历了大地震的考验,编制有成熟的标准,得到普遍的应用.文献[3-5] 开展了套筒灌浆连接的装配式剪力试验,研究结果表明全部连接下套筒灌浆连接能够有效传递荷载,安全可靠,装配式剪力墙破坏模式与现浇相同,适当加强套筒灌浆连接在边缘构件区域的约束,可提高其抗震性能.

2)浆锚搭接连接一般为金属波纹管浆锚搭接连接,广泛应用在新西兰等多震国家[6],并经历了2010 年—2011 年的坎特伯雷地震的检验,通过对4 700 多个装配式剪力墙的震后调研发现,此种连接形式下低多层建筑的抗震性能良好,但当初设计时未能考虑到连接钢筋配筋率的问题,导致连接钢筋配筋率低于墙板钢筋的配筋率,受力性能不理想,且边缘构件连接部位横向约束不足.文献[7-8]开展了全部连接下金属波纹管浆锚搭接连接的装配式剪力墙抗震性能研究,承载力与耗能能力较现浇剪力墙偏低,同时为了提高剪力墙受力性能,在边缘构件增加了矩形螺旋箍筋约束,试验结果表明,尽管矩形螺旋箍筋约束增加了剪力墙的滞回性能,但是相比现浇试件,试件各阶段的承载力仍然有所降低.文献[9-11]改进了金属波管纹浆锚搭接连接,通过边缘构件区域增加闭合扣接约束箍筋提高边缘构件混凝土约束能力,与现浇剪力墙对比发现,该改进型剪力墙的承载力高于现浇剪力墙,延性与现浇构件接近,同时通过该改进型连接方式的2 层装配式剪力墙空间子结构试验表明,此种改进型金属波纹管浆锚连接方式是可靠的,承载力较高,抗震性能良好,但是只能满足7 级抗震设防烈度的要求.

3)插筋连接一般用于双面叠合剪力墙或装配式空心板剪力墙的上、下层连接,此种连接形式与剪力墙竖向分布钢筋形成间接搭接,如图2 所示.文献[12]对此种连接形式的叠合剪力开展了相关试验研究,结果表明:此种连接虽然整体性能好,但其承载力、延性及耗能能力均比现浇差.文献[13-14]基于能力设计原理,通过增大插筋直径实现剪力墙的强连接,抗震性能可接近现浇剪力墙,同时发现其抗震性能受插筋面积影响较大.文献[15]开展了6 片装配式空心板剪力墙抗震性能试验,剪力墙特点为边缘构件现浇,装配式空心板通过插筋与基础形成锚固连接,同时装配式空心板设置齿槽增加水平抗剪,通过该剪力墙结构的试验研究结果看出:该剪力墙有较大变形能力,虽能够保证其装配式空心板的连接性能,但承载力较现浇剪力墙低了20.9%.

图2 叠合剪力墙插筋连接Fig.2 Composite shear wall with indirect splicing of reinforcements

4)后浇带连接为装配式剪力墙底部设置一定高度的后浇区域,后浇区域内竖向钢筋形成搭接连接或U 型套箍连接.文献[16]开展了在低轴压比下,中间预制墙体底部设置后浇区域竖向分布钢筋搭接连接、边缘构件现浇的装配式剪力墙抗震性能试验,研究结果表明:该连接形式的剪力墙承载力略低于现浇墙体,其延性、耗能与现浇相当,接缝处虽然开裂但尚能实现剪力有效传递.文献[17]对底部留有后浇区竖向钢筋搭接连接的装配整体式剪力墙进行了在高轴压比下抗震性能试验,研究结果表明,装配式剪力墙破坏模式与现浇剪力墙相同,均为弯剪破坏,其抗震性能指标与现浇一致,水平拼缝未发生破坏,尽管产生滑移,但仍能有效传递荷载.文献[18-19]中提出一种U型套箍连接装配式剪力墙(如图3),试验结果看出,采用U型套箍连接的装配式剪力墙能获得与现浇剪力墙相当的承载能力及抗震性能,但在现浇段与装配式墙体之间容易形成通缝.

图3 U 型套箍连接Fig.3 U-type reinforcements with ferrule connection

2 部分连接

部分连接一般指装配式剪力墙竖向分布钢筋单排间接搭接、梅花型连接或螺栓间接连接等.文献[20]开展了两种竖向分布钢筋采用大直径单排套筒约束浆锚搭接的装配式剪力墙试验研究,结果表明,套筒约束浆锚搭接连接的剪力墙屈服荷载大于现浇墙,极限荷载与现浇墙一致,耗能能力略优于现浇墙,但此种连接由于钢套筒的刚度大不利于塑性铰形成导致延性低.文献[21]研究了单排套筒灌浆连接的装配式剪力墙抗震性能,装配式剪力墙单排连接钢筋总面积与混凝土墙双排配筋总面积相近,即连接钢筋总强度与竖向分布钢筋相近,研究结果表明,装配式剪力墙与现浇剪力墙均发生压弯破坏,装配式剪力墙承载力较现浇墙体小12%,这是因为尽管连接钢筋总面积与墙体竖向钢筋面积相等,但是处在边缘构件区单排连接的主要受力连接钢筋面积偏小,且竖向连接钢筋截面位置与原竖向分布钢筋截面位置的不同导致受力有差异.文献[22]开展了单排螺栓连接的装配式剪力墙缩尺模型振动台试验研究,研究结果表明,尽管结构破坏轻微,这种螺栓连接形式仍然发生螺栓松动、相邻墙板滑动错位和墙板开裂,整体性较差.对2010 年—2011 年坎特伯雷地震后的调查表明,在一些装配式剪力墙结构中单排金属波纹管间接连接发生脆性破坏,基于此,文献[23]通过试验发现,在低轴压比时,已有工程设计的单排波纹管连接能够满足抗震性能要求,但是当随着轴压比和墙长增加,此种连接将不能满足抗震性能要求,当将金属波纹连接节点周围增加横向约束钢筋(箍筋)时,能够阻止节点发生脆性破坏,但是不能增加其延性性能.文献[24-25]对边缘构件现浇单排插筋连接的装配式空心板剪力墙进行了系统的抗震性能研究,结果表明,此种装配式剪力墙承载力较现浇剪力墙低约13%.

在国家现行行业标准《装配式混凝土建筑技术标准》[26]对竖向分布钢筋部分连接也做了相应规定,梅花式连接时竖向分布钢筋被连接的同侧钢筋间距不应大于600 mm.单排连接时连接钢筋抗拉强度不小于被连接钢筋的1.1 倍.所以单排连接的剪力墙受力性能不仅受连接钢筋位置的影响,也受连接钢筋的抗拉强度影响.

3 不连接

为了方便施工,提高装配式剪力墙结构施工效率,减少复杂工序,节约成本,研究人员开展了竖向分布钢筋不连接,边缘构件全连接、现浇或者干式连接的装配式剪力墙相关抗震性能研究.1995 年,Soudki 等[27-29]开展了竖向分布钢筋不连接的装配式剪力墙抗震试验研究,考虑边缘构件采用套筒灌浆连接、不同的软钢连接件连接与后张预应力连接的影响,同时考虑中间装配式剪力墙是否设有齿槽剪力键,如图4 所示,研究结果表明,边缘构件区座浆层压溃,接缝处滑移破坏,灌浆套筒连接的钢筋拔出或软钢连接件破坏,墙体本身破坏程度较小;采用套筒灌浆连接+齿槽连接效果最好,接缝破坏程度较小;竖向分布钢筋断开,墙体座浆层连接的形式具有表现出稳定的滞回特性;采用后张预应力连接的剪力墙抗剪承载力增加约2 倍.

图4 一种分布钢筋不连接的装配式剪力墙Fig.4 Precast shear wall with unconnected reinforcement distribution

在此基础上,文献[30-31]开展了带现浇边缘构件齿槽式装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究,装配式墙体竖向分布钢筋断开且设置齿槽剪力键增加水平抗剪,如图5 所示,研究结果表明,通过齿槽连接的装配式剪力墙,其破坏形态与现浇试件基本相同,墙体两端边缘构件底部混凝土发生压弯破坏;齿槽式连接能够保证剪力墙在正常工作状态下的受剪承载力;装配式剪力墙承载力、延性较现浇试件相近,但耗能能力较差;当上下层钢筋在齿槽内搭接时,装配式剪力墙抗震性能与现浇相当.

图5 边缘构件现浇齿槽连接装配式剪力墙Fig.5 Precast concrete shear wall of grooves connected with cast-in-place edge components

同样,为了避免Soudki 等[27-29]提出的装配式剪力墙在水平往复荷载下发生接缝处剪切滑移和张开对装配式剪力墙受力性能影响,文献[32]对其进行改进,边缘构件区采用单排粗钢筋套筒灌浆连接并在墙底部一定高度范围内将连接钢筋截面削弱,促成塑性铰的形成,避免接缝过早破坏,并考虑边缘构件纵筋黏结与无黏结影响.研究结果表明,此新型连接设计能够有效阻止接缝处的张开与滑移,但是对于有钢筋无黏结段的装配式墙体仍然发生接缝处座浆层破坏,并且承载力低于现浇试件30%;有黏结的装配式剪力墙发生弯曲破坏,与现浇试件相比承载力相近;同时通过计算对比,传统的设计方法仍然适用此种剪力墙强度计算.文献[33]开展了竖向钢筋采用不同连接方法的装配式剪力墙抗震性能试验研究,结果表明,边缘构件现浇,竖向分布钢筋断开的试件承载力较现浇试件低6%,且延性较大,但墙体裂缝发展不充分,导致耗能能力较差;边缘构件套筒连接竖向分布钢筋断开试件承载力较现浇试件低15%.

4 不同连接程度的影响

文献[34] 研究了竖向分布钢筋连接程度对剪力墙抗震性能的影响,竖向分布钢筋采用单排半灌浆套筒连接,每根连接钢筋的截面面积大于被间接搭接的竖向分布钢筋截面面积之和,即采用原位等强的间接连接方法,研究结果表明,装配式墙发生压弯破坏,滞回曲线均较为饱满,延性性能较好,这种基于钢筋总强度不降低单排连接形成的竖向分布钢筋间接搭接是可行的,同时即使水平接缝出现通缝,但也能有效传递竖向荷载.文献[35]在此基础上进一步开展了此种连接方式下一系列的装配式剪力墙抗震试验,研究结果表明,此种连接方式中间墙体可与边缘构件整体受力,连接钢筋强度对剪力墙承载力影响较大,而墙体竖向分布钢筋的影响可以忽略;当连接钢筋的间距不大于竖向分布钢筋间距的2 倍,强度应不小于分布钢筋承载力的1.1 倍时,部分连接与全部连接的剪力墙抗震性能差别不大.文献[36]研究竖向分布钢筋连接程度对装配式剪力墙的抗震性能影响,连接程度分别为100%、67%、50%与33%,研究结果表明,与现浇相比,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.采用全连接和部分连接的剪力墙滞回曲线的饱满度与现浇试件相近,但采用部分连接的装配式剪力墙承载力低于现浇剪力墙试件,这是因为部分竖向分布钢筋断开,降低了承载力[37].

5 竖向分布钢筋连接程度现状分析

通过竖向分布钢筋连接程度对装配式剪力墙结构相关研究进行了深入的总结分析,尽管装配式剪力墙抗震性能与现浇结构等同或者接近,但是目前国内学者们对竖向受力构件的连接节点在实际施工过程中质量如何保证,存在着较大争议,尤其在套筒灌浆不密实或部分灌浆缺失情况下,构件的抗震性能会大大降低[38].

竖向分布钢筋采用全部连接,无论采用套筒灌浆连接或浆锚连接,还是叠合剪力墙竖向钢筋搭接等,目标是实现抗震性能与现浇等同,只要保证连接质量,这些连接形式对剪力墙抗震性能影响可以忽略,目前随着监管部门对套筒灌浆等连接形式进行的严格监管,同时工人操作水平的提高,灌浆质量也得到相应保证,但是由于复杂连接形式施工效率依然低下.例如套筒灌浆连接一般插入钢筋后套筒内部间隙约为5~6 mm,施工精度要求高,大大增加了施工难度,尤其多根钢筋“一一对应”连接,容易产生误差累计,造成就位困难无法安装,如图6 所示.波纹管浆锚连接适用范围有限,一般适用于抗震烈度7 度以下的低多层建筑,尤其边缘构件区的波纹管浆锚连接对其横向约束要求较高,易造成材料浪费.插筋连接的装配式剪力墙抗震性能受插筋面积影响较大,且存在较大湿作业.后浇带连接尽管抗震性能与现浇剪力墙接近,但现场施工作业难度较大,且容易增加新旧混凝土结合面,对水平缝抗剪不利.

图6 装配式剪力墙就位质量问题Fig.6 Quality problem of precast shear wall installation

竖向分布钢筋部分连接,在国内外规范有相关规定,但不同连接形式下,装配式剪力墙抗震性能受连接钢筋抗拉强度和截面位置影响较大.研究发现,部分连接装配式剪力墙承载力等相关抗震性能略低于现浇剪力墙,若要接近现浇剪力墙抗震性能,对搭接钢筋抗拉强度与截面位置要求较高;且部分连接并不能根本解决全部连接产生的诸多问题,仍然存在全部连接的相应的弊端.对于螺栓等干式连接的容易发生连接件松动或者破坏,不宜在较高烈度地区应用.

竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙的研究还处于初期阶段,水平拼缝易发生剪切滑移破坏,墙体本身抗震性能不能充分发挥,尽管一些研究人员通过改进边缘构件连接形式或者边缘构件现浇,但其承载力、耗能等较现浇剪力墙低,且并不能根本上解决缺乏竖向分布钢筋导致受力性能低的缺点.

无论竖向分布钢筋全部连接还是部分连接,尽管能有效传递荷载,但接缝处均易发生滑移,需要进一步加强,防止正常使用状态下开裂.

6 一种基于“承载力等效原则”的竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙

为了避免传统装配式剪力墙连接形式施工的诸多弊端,提高竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙抗震性能,本文提出一种基于正截面受压、斜截面受剪承载力等效原则的竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙结构.

6.1 体系的介绍

相关研究指出,与剪力墙中间墙体相比,边缘构件配筋率对延性的影响更为显著,将竖向钢筋集中在墙两端边缘构件中,在抗弯情况下有利于次生裂缝的开展与塑性铰的形成[39].新西兰结构工程协会建议,竖向分布钢筋采用最小配筋率,超出最小配筋率的部分应该集中在墙的两端,从而增加次生裂缝的形成,有利于提高墙体延性[40].因此在保证最小配筋率的情况下,将剪力墙竖向分布钢筋移至剪力墙两端的做法是合理的.基于此,本文提出一种基于正截面受压和斜截面受剪承载力等效原则的竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙结构,如图7 所示.

图7 竖向分布钢筋不连接的装配式剪力墙Fig.7 Precast concrete shear wall structure with unconnected vertically distributed reinforcements

图7 所示装配式剪力墙具有如下特点:

1)剪力墙中间墙体预制,边缘构件现浇,竖向分布钢筋上、下层不连接,通过正截面承载力等效加大边缘构件纵向钢筋保证剪力墙承载力不降低;

2)避免了套筒、浆锚等灌浆连接方式,采用坐浆;

3)竖向分布钢筋因不起主要受力作用,可按构造要求配筋;

4)对于剪跨比低(剪跨比 λ ≤ 0.8)且抗剪要求高的墙体,可增设斜向钢筋,以延缓斜裂缝的开展,提高墙体延性及耗能能力,并作为墙体斜截面受剪的主要受力钢筋之一,同时可根据受剪承载力等效,降低水平分布钢筋的配筋率.

6.2 计算方法改进

对于现浇剪力墙,国内现行规范给出了正截面受压承载力与斜截面受剪承载力简化计算方法,在正截面受压承载力计算方法中仅考虑一部分竖向分布钢筋受拉屈服的贡献.根据文献[41]对竖向分布钢筋不连接的装配式剪力墙进行受力性能有限元分析看出,竖向分布钢筋应变远远小于边缘构件钢筋应变,竖向分布钢筋作用可以忽略.已有研究结果表明,竖向分布钢筋断开的剪力墙采用传统方法计算仍然适用[32].本文提出的装配式剪力墙竖向分布钢筋断开连接,上、下层钢筋不能有效传力,同时斜向钢筋也是在水平拼缝处断开,不能有效传递竖向力,因此竖向分布钢筋或斜向钢筋不参与正截面受压承载力贡献,其受压承载力按式(1)和式(2)计算,其受力如图8(a)所示.图中:fyw为剪力墙竖向分布钢筋抗拉强度设计值;ρw为竖向分布钢筋配筋率;fyh、fyb分别为水平分布钢筋和斜向钢筋抗拉强度设计值;Ash、Asb分别为水平分布筋和同方向斜向钢筋截面面积;s为力墙水平分布钢筋间距;α为斜筋水平夹角;V为斜截面受剪承载力;ft为混凝土抗拉强度设计值.

图8 受力简图Fig.8 Force distribution

式(1)~(3)中:N为剪力墙截面轴向压力设计值;As、分别为边缘构件受拉区、受压区的钢筋截面面积;fy、分别为剪力墙端部受拉及受压的钢筋强度设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值;σs为受拉区钢筋应力;α1为受压区混凝土矩形应力图的应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值;x为受压区高度;as′ 为剪力墙偏心受压区端部钢筋合力点到受压区边缘的距离;e0为偏心距,e0=M/N,其中M为截面弯矩设计值;bw为剪力墙厚度;hw、hw0分别为剪力墙截面高度、截面有效高度;ξb为界限相对受压区高度;β1为受压区混凝土矩形应力图高度调整系数,当混凝土强度等级不超过C50 时取0.8,当混凝土强度等级不超过C80 时取0.7,期间按线性内插法取值.

由相关研究看出,对于剪力墙斜截面受剪承载力计算,即使竖向分布钢筋断开,只要保证水平分布钢筋锚入边缘构件形成整体,剪力墙抗剪性能不会有降低[42-44].对于增加斜向钢筋剪力墙在受剪过程中,其受力模型为斜压杆模型,斜向钢筋受力模型可简化为交叉支撑模型,当斜压杆受压时,斜向钢筋贡献远小于受压混凝土贡献[45],所以本文仅仅考虑斜向钢筋受拉一侧贡献,其斜截面受剪承载力按式(4)计算,式中当N大于0.2fcbwhw时,取0.2fcbwhw;计算截面的剪跨比 λ 小于1.5 时,取1.5,大于2.2 时取2.2,计算截面与墙底之间距离小于0.5hw0时,λ 应按距墙底0.5hw0处的弯矩值和剪力值确定.斜截面受力如图8(b)所示.

式中:γRE为抗震调整系数.

另外,由于竖向分布钢筋断开,截面水平接缝抗剪可能会削弱,根据规范《装配式混凝土结构技术规程》[46]水平接缝抗剪计算方法,水平接缝抗剪主要包括界面摩擦与穿过结合面的竖向钢筋的消栓作用,如果此体系界面抗剪不满足要求时,可以适当增加插筋增加接缝抗剪.

6.3 正截面受压承载力等效原则

正截面受压承载力等效原则,即按照一定原则将现浇剪力墙配筋替换成装配式剪力墙配筋后,装配式剪力墙的正截面受压承载力不降低.根据已有对最小竖向钢筋配筋率剪力墙开展了抗震性能试验研究[44]看出,单纯减少竖向分布钢筋对剪力墙延性性能是不利的,尤其不考虑边缘构件加强情况下,其变形能力受边缘纵筋配筋率控制.因此本文提出基于正截面受压承载力等效原则,加大边缘构件钢筋的正截面受压承载力等效计算方法如式(5).

式(5)、(6)中:x1、x2分别为现浇剪力墙受压区高度、等效后剪力墙受压区高度;A′s1、As1分别为现浇纵向受压筋面积和纵向受拉筋面积;A′s2、As2分别为等效的纵向受压钢筋面积和纵向受拉钢筋面积.

6.4 斜截面受剪等效原则

曹万林等[45,47]从1998 年起对带斜向钢筋现浇剪力墙进行了系统的试验研究和理论分析,取得了许多重要的研究成果,将斜向钢筋应用在矮墙上时,抗剪承载力较无斜向钢筋剪力墙增长了约40%,延性提高了约45%;当斜向钢筋倾角在45°~60° 时能较好的改善剪力墙的抗震性能.张建伟[48]将斜向钢筋进一步推广应用于中高剪力墙中,研究发现:斜向钢筋的引入可以在一定程度上限制墙体斜裂缝的开展,引导水平弯曲裂缝从构件底部向上移动,进一步增大底部塑性耗能区域,提高剪力墙的承载力、延性和耗能能力,改善剪力墙的抗震性能.汪梦甫等[49-51]对斜向钢筋的装配式叠合剪力墙开展了抗震性能试验研究,结果表明:斜向钢筋的引入优化了装配式叠合剪力墙的节点构造,约束和限制了墙体裂缝开展,墙体的变形能力更强、耗能能力更好.文献[52]开展了塑性铰范围内布置交叉斜向钢筋相关研究,结果表明:装配式剪力墙等同现浇,增加斜向钢筋的含钢率可以提高剪力墙承载力,延缓边缘构件纵筋的屈服,一定程度上可以提高试件的延性.

为了保证等效配筋后的装配式剪力墙具有与现浇墙相同的斜截面受剪性能,斜截面等效计算方法如式(7).

式中:Ash1、s1分别为现浇剪力墙水平分布钢筋面积与间距;Ash2、s2分别为装配式剪力墙水平分布钢筋面积与间距;Asb2为受拉斜向钢筋总面积.

从式(7)可以看出,当配置斜筋时,水平分布钢筋的配筋率可适当减小;当无需设置斜筋时,水平分布钢筋保持原配筋.

7 结束语

本文系统地总结了3 种竖向分布钢筋连接程度下(全部连接、部分连接与不连接)装配式剪力墙的研究现状,并对其抗震性能进行了对比分析.目前大部分研究主要集中在全部连接装配式剪力墙上,使其抗震性能达到与现浇等同的目的,但是施工过程中存在诸多质量风险,连接质量难以保证;部分连接装配式剪力墙承载力等相关抗震性能略低于现浇剪力墙;不连接的装配式剪力墙结构可避免全连接、部分连接施工过程中存在的弊端,但抗震性能差强人意,相关的研究尚处于起步阶段,需要系统深入研究.

本文在已有研究基础上,提出一种基于正截面受压、斜截面受剪承载力等效原则的竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙结构和其设计计算方法.此结构连接构造简单、质量可靠、施工方便,既避免了传统全连接剪力墙诸多问题,又保证了竖向分布钢筋断开承载力不降低,是未来装配式剪力墙结构重要发展方向之一.

传统连接形式的装配式剪力墙结构可通过加强施工过程中监管,研发新型连接技术与连接材料、灌浆技术以及无损检测技术等来保证连接节点的质量、提高施工效率及节约成本.

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