CN104878855A - 一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，包括下层叠合式墙板、上层叠合式墙板、混凝土垫层、连接钢筋，下层叠合式墙板核心区现浇板顶部预留两排连接钢筋，伸入上层叠合式墙板核心区现浇板后与上层叠合式墙板核心区现浇板同时浇筑，连接钢筋强度根据能力设计原理确定。本发明通过设置连接钢筋可使结构底部加强部位的叠合板式剪力墙达到“等同现浇”的目的。在地震作用下，集中在叠合板式剪力墙间的水平拼缝处的塑性铰能够转移至连接钢筋端部的墙板内，避免非线性变形发生在叠合式墙板层间水平拼缝附近，增加结构的延性和变形能力。

Description

一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点

技术领域

本发明涉及叠合板式混凝土结构领域，具体是一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点。

背景技术

叠合板式剪力墙结构是一种适合工业化生产的建筑结构体系。这种结构以叠合式墙板和叠合楼板为主要受力构件。预制构件现场安装就位后，设置必要的连接钢筋和受力钢筋，在叠合式墙板的中间部位、预制楼板的面层等部位浇筑混凝土。与传统的全装配式剪力墙结构相比，预制叠合结构吸收了现浇混凝土结构与全预制混凝土结构的优点，整体性更好，允许少量的安装误差，对现场安装精度的要求较低，是一种较适合我国目前国情的建筑结构体系。

剪力墙结构在地震作用下，结构底部可能出现塑性铰，为保证结构底部出现塑性铰后仍具有足够的延性和变形能力，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施，该加强部位称为“底部加强部位”，《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)规定“剪力墙总高度的1/10与两层层高二者的较大值作为结构的底部加强部位”。

叠合式墙板在水平荷载作用下，其弹塑性反应以“摇摆”变形为主，叠合式墙板的水平拼缝在地震作用下逐渐形成通缝，通缝上部墙体成为一个整体质量块随缝隙的张开和闭合做摇摆振动。这种摇摆机制使得变形集中在叠合式墙板水平拼缝附近，地震能量主要通过这一部位进行耗散，导致穿过拼缝截面的竖向钢筋产生较大的拉伸变形，甚至被拉断，受压区混凝土压应变也较大，从而一定程度上降低了结构的变形能力和延性。当底部加强部位采用叠合式墙板时，叠合板式混凝土剪力墙结构不能完全达到“等同现浇”的目的。当用于高度较大的高层住宅时，罕遇地震下剪力墙与基础间水平拼缝张开宽度较大，钢筋和混凝土的变形能力不易满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种叠合板式混凝土剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种叠合板式混凝土剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：包括上、下层叠合式墙板，以及浇筑在上、下层叠合式墙板之间的混凝土垫层，下层叠合式墙板的核心区现浇板顶部预留有两排连接钢筋，连接钢筋分别伸入上层叠合式墙板的核心区现浇板后与上层叠合式墙板的核心区现浇板浇筑为一体。

所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：上、下层叠合式墙板两侧还分别设有约束边缘构件，叠合式墙板约束边缘构件核心区现浇板内连接钢筋直径不小于12mm。

所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：上、下层叠合式墙板之间水平拼缝处弯矩超强系数为1.0～1.35。

所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：核心区现浇板中连接钢筋外边缘至上、下层叠合式墙板的核心区现浇板边缘长度大于15mm。

所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：下层叠合式墙板核心区现浇板中连接钢筋的预埋长度取《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)中规定的现浇剪力墙两侧的约束边缘构件纵向钢筋绑扎搭接区长度，下层叠合式墙板核心区现浇板中预埋的连接钢筋与叠合式墙板中预制墙板的纵向钢筋间接搭接接头面积百分率不超过50％。

所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：核心区现浇板中连接钢筋伸入上层叠合式墙板核心区现浇板中的长度取《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)中规定的现浇剪力墙两侧的约束边缘构件纵向钢筋绑扎搭接区长度，上层叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋与叠合式墙板中预制墙板的纵向钢筋间接搭接接头面积百分率不超过50％。

所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：混凝土垫层厚度为30～60mm，混凝土垫层与上层叠合式墙板核心区现浇板同时浇筑。

本发明通过设置连接钢筋可使结构底部加强部位的叠合板式剪力墙达到“等同现浇”的目的。在地震作用下，集中在水平拼缝处的塑性铰能够转移至连接钢筋端部的墙板内，避免非线性变形发生在叠合式墙板层间水平拼缝附近，增加结构的延性和变形能力。

附图说明

图1为本发明的底部加强部位墙板层间连接节点处竖向示意图。

图2为本发明的底部加强部位墙板层间连接节点处横向示意图。

图3为本发明的底部加强部位墙板层间连接节点连接钢筋端部横向示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，包括上、下层叠合式墙板1、2，以及浇筑在上、下层叠合式墙板1、2之间的混凝土垫层3，下层叠合式墙板2的核心区现浇板顶部预留有两排连接钢筋4，连接钢筋4分别伸入上层叠合式墙板1的核心区现浇板后与上层叠合式墙板1的核心区现浇板浇筑为一体。

上、下层叠合式墙板两侧还分别设有约束边缘构件，叠合式墙板约束边缘构件核心区现浇板内连接钢筋直径不小于12mm。

上、下层叠合式墙板1、2之间水平拼缝处弯矩超强系数为1.0～1.35。

叠合式墙板核心区现浇板内的连接钢筋4外边缘至上、下层叠合式墙板1、2的核心区现浇板边缘长度大于15mm。

下层叠合式墙板2核心区现浇板内的连接钢筋4的预埋长度取《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)中规定的现浇剪力墙两侧的约束边缘构件纵向钢筋绑扎搭接区长度，下层叠合式墙板2核心区现浇板中预埋的连接钢筋4与叠合式墙板中预制墙板的纵向钢筋5间接搭接接头面积百分率不超过50％。

叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋4伸入上层叠合式墙板1核心区现浇板中的长度取《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)中规定的现浇剪力墙两侧的约束边缘构件纵向钢筋绑扎搭接区长度，上层叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋1与叠合式墙板中预制墙板的纵向钢筋5间接搭接接头面积百分率不超过50％。

混凝土垫层3厚度为30～60mm，混凝土垫层3与上层叠合式墙板1核心区现浇板同时浇筑。

叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋强度可以根据如下计算获得。

首先，根据现行规范计算得出连接钢筋顶部的极限弯矩M_i。根据连接钢筋长度，计算出此时拼缝处的弯矩M_i ^/＝M_i×h^//h。

式中，h^/为上层剪力墙(外延)反弯点至水平拼缝处距离，

h为上层剪力墙(外延)反弯点至连接钢筋顶部距离。

根据能力设计原理，节点水平拼缝处的超强弯矩的计算公式为：

M_o＝λ_o×M_i ^/----------------------(1)

式中，λ_o为水平拼缝处的超强系数，

M_i ^/为连接钢筋顶部达到极限弯矩时连接拼缝处的弯矩，

M_o为水平拼缝处的超强弯矩。

连接钢筋的强度可以根据超强弯矩M_o计算得出。计算公式如下：

$A_s\≥\frac{M_o-M_w}{f_y(h_{w0}-a_s^{/})}---\left(2\right)$

式中，A_s为叠合式墙板约束边缘构件连接钢筋的面积，

M_w为叠合式墙板腹板承受的弯矩，

f_y为叠合式墙板约束边缘构件连接钢筋的屈服强度，

h_w0为叠合式墙板截面有效高度。

其中，叠合式墙板腹板弯矩M_w可按下式进行计算：

$M_w=\frac{f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}}{2}{h}_{w0}(1-\frac{x}{h_{w0}})(1+\frac{N}{f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}})---\left(3\right)$

式中，A_sw为叠合式墙板腹板连接插筋的面积，

f_yw为叠合式墙板腹板连接插筋的屈服强度，

x为叠合式墙板的受压区高度，

N为叠合式墙板截面轴向压力的设计值。

其中，叠合式墙板的受压区高度可按下式进行计算：

$x=\frac{N+f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}}{{\mathrm{\α}}_1{f}_{c}b+1.5\frac{f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}}{h_{w0}}}---\left(4\right)$

式中：f_c为叠合式墙板混凝土轴心抗压强度标准值，

b为叠合式墙板截面受压区翼缘宽度。

公式中其余参数含义见《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2010)相关规定。

为了较好的说明该方案，本发明结合一具体实施例进行详细描述：

某一底部加强部位剪力墙截面如图3所示，上下叠合式墙板1、2长均为1300mm，厚200mm，两侧预制板厚度均为50mm。按现浇构件设计后约束边缘构件暗柱长300mm，轴压比为0.2。混凝土强度等级均为C25，混凝土垫层3厚度取30～60mm。暗柱纵向受力钢筋5直径为10mm，屈服强度为400Mpa。连接插筋伸入上层叠合式墙板长度为800mm，墙板反弯点距连接插筋顶部距离为3135mm，距拼缝处距离为2335mm。连接拼缝处超强系数λ_o＝1.15。根据计算有剪力墙连接插筋4顶部的极限弯矩M_i＝590.4kN·m。此时，拼缝处弯矩M_i ^/＝M_i×h^//h＝792kN·m。

根据公式1，连接拼缝处的超强弯矩为：

M_o＝λ_o×M_i＝1.15×792＝912kN·m

初步取节点连接处剪力墙腹板内的连接插筋4为6根直径10mm，屈服强度为400Mpa的钢筋。

根据公式4，节点连接处剪力墙受压区高度x为：

$x=\frac{N+f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}}{{\mathrm{\α}}_1{f}_{c}b+1.5\frac{f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}}{h_{w0}}}=\frac{618800+400\×471}{1.0\×25\×200+1.5\×\frac{400\×471}{1300-150}}=154\mathrm{mm}$

根据公式3，节点连接处剪力墙腹板承受弯矩M_w为：

$M_w=\frac{f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}}{2}{h}_{w0}(1-\frac{x}{h_{w0}})(1+\frac{N}{f_{\mathrm{yw}}{A}_{\mathrm{sw}}})$

根据公式2，节点连接处剪力墙暗柱内的连接插筋面积为：

$A_s\≥\frac{M_o-M_w}{f_y(h_{w0}-a_s^{/})}=\frac{(912-402)\×{10}^6}{400\×(1300-150-150)}=1274{\mathrm{mm}}^2$

根据以上计算结果可得，节点连接处剪力墙暗柱内的连接插筋可为8根直径14mm，屈服强度为400Mpa的钢筋。

综上所述，根据本发明实施例的应用于叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，连接可靠，具有很好的抗震性能，具有很好的实用性和可行性。

Claims (7)

1.一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：包括上、下层叠合式墙板，以及浇筑在上、下层叠合式墙板之间的混凝土垫层，下层叠合式墙板的核心区现浇板顶部预留有两排连接钢筋，连接钢筋分别伸入上层叠合式墙板的核心区现浇板后与上层叠合式墙板的核心区现浇板浇筑为一体。

2.根据权利要求1所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：上、下层叠合式墙板两侧还分别设有约束边缘构件，叠合式墙板约束边缘构件核心区现浇板内连接钢筋直径不小于12mm。

3.根据权利要求1所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：上、下层叠合式墙板之间水平拼缝处弯矩超强系数为1.0~1.35。

4.根据权利要求1所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋外边缘至上、下层叠合式墙板的核心区现浇板边缘长度大于15mm。

5.根据权利要求1所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：下层叠合式墙板核心区现浇板中连接钢筋的预埋长度取《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)中规定的现浇剪力墙两侧的约束边缘构件纵向钢筋绑扎搭接区长度，下层叠合式墙板核心区现浇板中预埋的连接钢筋与叠合式墙中预制墙板的纵向钢筋间接搭接接头面积百分率不超过50%。

6.根据权利要求1所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋伸入上层叠合式墙板核心区现浇板中的长度取《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1)中规定的现浇剪力墙两侧的约束边缘构件纵向钢筋绑扎搭接区长度，上层叠合式墙板核心区现浇板中的连接钢筋与叠合式墙板中预制墙板的纵向钢筋间接搭接接头面积百分率不超过50%。

7.根据权利要求1所述的一种叠合板式剪力墙结构底部加强部位墙板层间连接节点，其特征在于：混凝土垫层厚度为30~60mm，混凝土垫层与上层叠合式墙板核心区现浇板同时浇筑。