《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程(DB33/T 1120—2016)》编制说明

李志飚,陈 力,金 星

(1.浙江省建筑设计研究院,浙江 杭州 310006；2.浙江宝业住宅产业化有限公司,浙江 绍兴 312030)

叠合剪力墙[1]是工厂生产的由两侧混凝土板和钢筋桁架组成的内含空腔构件,现场安装就位后在空腔内浇筑混凝土,形成的预制和现浇混凝土整体受力,共同承受竖向和水平荷载的混凝土墙体。叠合剪力墙构造见图1。叠合剪力墙中在工厂制作的两侧混凝土板称为叠合剪力墙的预制板,预制板内布置有水平和竖向钢筋以及预埋件(斜支撑安装预埋管、吊环等)。叠合剪力墙在工厂生产的部分机械化程度高,现场施工时叠合剪力墙接缝连接可靠,质量可控,安装和混凝土浇筑方便,是符合装配式混凝土结构要求的部件。为研究叠合剪力墙受力性能,开展了叠合剪力墙低周反复水平荷载试验[2-3],结果表明叠合剪力墙的预制部分与现浇部分混凝土粘结良好,能有效共同工作,未观察到叠合面出现裂缝,故认为叠合剪力墙的抗震性能与现浇混凝土墙相似。

1—预制部分；2—钢筋桁架；3—现浇部分。图1 叠合剪力墙构造

叠合板式混凝土剪力墙结构是竖向构件全部或部分采用叠合剪力墙的剪力墙结构,属于装配整体式混凝土结构。叠合板式混凝土剪力墙结构中楼板宜采用叠合楼板,也可采用现浇楼板。梁可采用叠合梁,也可采用现浇混凝土梁。近年来,叠合板式混凝土剪力墙结构在浙江省已有一些成功的工程应用,为规范叠合板式混凝土剪力墙结构设计与施工,在广泛调研、系统总结工程经验的基础上,根据现行国家、行业和地方标准的相关规定,编制的浙江省工程建设地方标准《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程(DB33/T 1120—2016)》(以下简称“规程”或“本规程”)已于2016年9月施行,为方便工程技术人员更好地理解、掌握和应用该规程,本文结合规程的相关条文简要介绍了规程的适用范围,重点阐述了规程的主要内容,以及编制过程中的一些思考。

1 规程的适用范围

规程适用于叠合板式混凝土剪力墙结构的设计与施工。当剪力墙结构中全部或部分剪力墙采用叠合剪力墙时,应符合本规程的相关规定；当剪力墙结构中全部或部分剪力墙采用预制混凝土剪力墙时,设计与施工应符合现行行业标准《装配式混凝土结构技术规程(JGJ 1—2014)》[4]的规定。

基于已有的试验研究、理论分析和工程实践,本规程规定叠合板式混凝土剪力墙结构房屋的最大适用高度应符合表1的规定,待工程实践经验和试验研究成果更加丰富后适时修订调整。

表1 叠合板式混凝土剪力墙结构房屋的最大适用高度

注：房屋高度指室外地面到主要屋面的高度,不包括局部突出屋顶的部分。

叠合板式混凝土剪力墙结构,当其房屋高度、规则性等超过本规程的规定时,应按国家现行标准《建筑抗震设计规范(GB 50011—2010)》和《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3—2010)》规定的结构抗震性能设计方法进行补充分析和论证。本规程不适用于框支剪力墙结构、大底盘多塔楼结构、错层结构、连体结构等复杂高层的结构设计。

2 规程的主要内容

规程明确了叠合板式混凝土剪力墙结构设计的基本规定,规定了叠合剪力墙截面设计和连接设计,规范了钢筋桁架叠合楼板的设计要求,规程还对叠合板式混凝土剪力墙结构施工进行了规定,规程内容系统完整,针对性和可操作性强。规程包含总则、术语和符号、材料、结构设计基本规定,以及叠合剪力墙设计、叠合楼盖设计、施工等内容。结合规程条文,本文主要对材料和结构设计基本规定、叠合剪力墙设计、叠合楼盖设计等内容进行介绍。

2.1 材料和结构设计基本规定

基于规程的适用范围和浙江省工程实际,工程中叠合剪力墙厚度一般不大于250 mm,两侧预制板间的空腔净距常取100 mm的最小值,为保证空腔内和接缝处混凝土浇筑质量,空腔内以及边缘构件现场浇筑的混凝土宜采用自密实混凝土；当采用普通混凝土时,混凝土粗骨料最大粒径不应大于25 mm。

叠合板式混凝土剪力墙结构宜采用大开间、大进深的平面布置,设计应优化剪力墙布置位置,减少内部剪力墙的数量,根据叠合板式混凝土剪力墙结构的构造和受力特点,规程提出了更加严格的结构布置要求,即平面规则性要符合现行行业标准《装配式混凝土结构技术规程(JGJ 1—2014)》中抗震设防烈度8度的规定；在具有偶然偏心的规定水平力作用下,楼层两端抗侧力构件弹性水平位移或层间位移的最大值与平均值的比值不宜大于1.2,不应大于1.4；结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比,不应大于0.85；屋盖和地下室顶板应采用现浇混凝土楼盖；叠合板式混凝土剪力墙结构的底部加强部位及相邻上一层宜采用现浇混凝土剪力墙。

规程明确了叠合板式混凝土剪力墙结构的整体结构分析原则。虽然叠合剪力墙存在水平接缝及竖向接缝,但通过控制水平接缝宽度，合理设置竖向接缝位置以及设置接缝连接钢筋等措施,结合现有试验研究成果,规程明确叠合板式混凝土剪力墙结构可采用与现浇混凝土剪力墙结构相同的方法进行结构分析,分析时剪力墙厚度取叠合剪力墙的厚度。对同一层内既有现浇混凝土墙肢又有叠合剪力墙墙肢的叠合板式混凝土剪力墙结构,水平地震作用下现浇混凝土墙肢弯矩值和剪力值宜适当放大,即乘以不小于1.1的增大系数。规程对楼层层间最大水平位移与层高之比的限值提出了更加严格的要求,即按照弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比不宜大于1/1 100。

叠合板式混凝土剪力墙结构的抗震等级的确定与现行标准有所区别。叠合板式混凝土剪力墙结构构件应根据设防分类、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级。结合叠合板式混凝土剪力墙结构房屋的最大适用高度以及相关标准的规定,丙类叠合板式混凝土剪力墙结构的抗震等级应按表2确定。

表2 丙类叠合板式混凝土剪力墙结构的抗震等级

注：接近或等于高度分界时,应结合房屋不规则程度及场地、地基条件适当确定抗震等级。

2.2 叠合剪力墙设计

规程给出了叠合剪力墙设计的基本要求。为避免叠合剪力墙的预制板在制作、运输和施工中损坏,保证叠合剪力墙的工程质量,叠合剪力墙预制板厚度不应小于50 mm,叠合剪力墙的墙肢厚度不应小于200 mm。为保证叠合剪力墙整体受力性能,规程规定应在叠合剪力墙的端部和洞口两侧设置现浇混凝土边缘构件,对于联肢剪力墙,洞口边的构造边缘构件,可采用部分预制和部分现浇的叠合形式,相应的连梁也采用两侧在工厂预制,空腔内现场浇筑的构造。

规程明确了叠合剪力墙截面设计的内容。叠合剪力墙应进行偏心受压正截面受压承载力、偏心受拉正截面受拉承载力、偏心受压和偏心受拉斜截面受剪承载力计算,计算方法与现浇混凝土剪力墙相同,墙厚度取叠合剪力墙的厚度,计算中一般不考虑叠合剪力墙中桁架钢筋的作用。结构整体分析采用墙单元时,可得到剪力墙各墙肢的内力；平面形状复杂的剪力墙(如T形或L形剪力墙)截面配筋设计时,一般先将其合理地划分为若干矩形截面墙肢,每段墙肢分别按其内力进行配筋计算,并在满足构造要求的基础上配置竖向、水平分布钢筋和端部纵向钢筋。图2中叠合剪力墙约束边缘构件阴影区域的混凝土应现浇,图3中构造边缘构件的混凝土宜现浇。规程对叠合剪力墙中钢筋桁架的设置提出了要求,即钢筋桁架应满足运输、吊装和空腔内混凝土浇筑施工的要求,钢筋桁架中心间距不应大于400 mm,距叠合剪力墙预制板边的水平距离不宜大于200 mm,见图1。

1—现浇段；2—叠合剪力墙。图2 约束边缘构件长度范围

1—现浇段；2—叠合剪力墙。图3 构造边缘构件范围

叠合剪力墙接缝的连接设计是叠合剪力墙设计的重要内容,规程规定叠合剪力墙之间的竖向连接应在楼面标高处,水平连接应在受力较小的部位。为保证接缝处现浇混凝土质量和叠合剪力墙的受力性能,叠合剪力墙的水平接缝高度不应小于50 mm,也不宜大于70 mm；水平接缝处应设置竖向连接钢筋,连接钢筋应通过计算确定,规程给出了偏心受压截面叠合剪力墙墙肢的水平接缝处正截面承载力计算方法,连接钢筋的间距不应大于叠合剪力墙的预制板中竖向分布钢筋的间距,直径不应小于预制板中竖向分布钢筋的直径,锚固长度应符合相关规定,叠合剪力墙水平接缝连接钢筋构造见图4。叠合剪力墙的水平接缝是影响结构受力性能的重要部位,应避免在接缝处发生剪切破坏,实现接缝强连接,规程中水平接缝抗剪承载力验算时,水平接缝处剪力增大系数取1.1。为保证叠合剪力墙的竖向接缝处预制和现浇混凝土的连接质量,竖向接缝处宜设置现浇混凝土边缘构件,也可设置宽度不小于墙肢厚度且不小于400 mm的混凝土现浇段,现浇墙段内应配置竖向分布钢筋。叠合剪力墙竖向接缝处应设置水平接缝连接钢筋,连接钢筋的间距宜与叠合剪力墙的预制板中水平分布钢筋的间距相同,直径不应小于预制板中水平分布钢筋的直径,锚固长度应符合相关规定。

1—下层叠合剪力墙；2—上层叠合剪力墙；3—竖向连接钢筋。图4 竖向连接钢筋构造

2.3 叠合楼盖设计

规程规范了叠合楼盖设计的要求。叠合板式混凝土剪力墙结构的楼盖宜采用叠合楼盖。楼板宜采用叠合楼板,梁宜采用叠合梁,也可采用现浇混凝土梁。叠合受弯构件应根据底部预制构件的刚度、承载力和实际工程情况,确定施工阶段是否设置临时支撑；施工阶段未设置临时支撑的叠合受弯构件,应对底部预制构件及浇筑混凝土后的叠合构件进行施工阶段和使用阶段计算。基于采用分离式接缝的叠合楼板的受力性状[5],规程明确了叠合楼板的预制板之间采用分离式接缝时的设计方法,即一般情况下按单向板设计,当施工阶段设置可靠支撑且叠合楼板的后浇混凝土叠合层厚度不小于预制板厚度两倍时,可按双向板设计。叠合楼板的预制板之间采用分离式接缝按单向板设计,或采用整体式接缝按双向板设计时,可考虑钢筋桁架上、下弦钢筋的作用。

叠合楼板按双向板设计时,叠合楼板的预制板之间的接缝宜设置在叠合楼板的次要受力方向和弯矩较小处。规程提出了采用分离式接缝的叠合楼板按双向板设计的设计方法,即接缝处紧邻预制板顶面应设置垂直于板缝的附加钢筋,附加钢筋的保护层厚度不应小于15 mm； 附加钢筋面积应通过计算确定,计算附加钢筋面积时板厚可取后浇混凝土叠合层厚度；附加钢筋直径不宜小于8 mm,间距不宜大于200 mm；平行于接缝应布置不少于3根构造钢筋,直径不宜小于8 mm,间距不宜大于250 mm,图5为采用分离式接缝的叠合楼板按双向板设计的接缝构造示意。

1—预制板；2—附加钢筋；3—后浇混凝土叠合层；4—分布钢筋。图5 叠合楼板接缝构造示意

3 结 语

浙江省工程建设地方标准《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程(DB33/T 1120—2016)》以国家现行相关标准为依据,结合试验研究和工程实践进行编制,给出了规程的适用范围、材料要求和结构设计基本规定,明确了叠合板式混凝土剪力墙结构可采用与现浇混凝土剪力墙结构相同的方法进行结构分析,提出了叠合剪力墙截面设计和连接设计要求,

规范了钢筋桁架混凝土叠合楼板设计,提出了采用分离式接缝的叠合楼板按双向板设计的设计方法,内容系统完整,可操作性强。《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程(DB33/T 1120—2016)》的发布和施行,对规范浙江省叠合板式混凝土剪力墙结构应用,保证工程质量,推进装配式建筑发展具有重要意义。

[1] 浙江宝业住宅产业化有限公司,中国联合工程公司,浙江省建筑设计研究院.DB33/T 1120—2016 叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程[S] . 北京:中国计划出版社,2016．

[2] 蒋庆,叶献国, 种迅. 叠合板式剪力墙的力学计算模型[J]. 土木工程学报, 2012, 45(1):8-12．

[3] 叶燕华,孙锐,薛洲海,等. 预制墙板内现浇自密实混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究 [J]. 建筑结构学报, 2014, 35(7):138-144．

[4] 中国建筑标准设计研究院,中国建筑科学研究院.JGJ 1—2014 装配式混凝土结构技术规程[S] . 北京:中国建筑工业出版社,2014．

[5] 瞿伟,张伟林,沈小璞. 拼接叠合楼板抗弯性能研究[J].安徽建筑大学学报, 2015,23(1)：6-13．