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3 預(yù)制混凝土墻體系
311 預(yù)制混凝土剪力墻體系
預(yù)制混凝土剪力墻體系廣泛用作抵抗風(fēng)荷載、地震作用等側(cè)向力結(jié)構(gòu),用這種體系建造的建筑一般在10 層以內(nèi)。在過去的30 年中,世界上幾次強(qiáng)烈地震中預(yù)制混凝土剪力墻體系都表現(xiàn)出了良好的抗震性能,如在墨西哥的Chile 地震和日本的神戶地震中,很多預(yù)制混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)幾乎沒有破壞,修復(fù)設(shè)備連接后可以馬上恢復(fù)使用。
采用預(yù)制混凝土剪力墻體系最大的優(yōu)點(diǎn)是由節(jié)點(diǎn)控制荷載的傳遞路徑,這樣可以容易地區(qū)分抗側(cè)力剪力墻和豎向承重框架。而在現(xiàn)澆體系里則很難把框架與剪力墻區(qū)分開來。
預(yù)制混凝土剪力墻可以橫向布置和縱向布置,但它們的水平連接有較大區(qū)別。一般,橫向剪力墻支撐樓板體系的空心板,而縱向剪力墻和單向空心板的走向是平行的,不與空心板連接。剪力墻與板的水平連接主要有兩種:用普通的低碳鋼筋連接或預(yù)應(yīng)力筋連接。對(duì)這兩種水平連接的循環(huán)變形試驗(yàn)表明,其強(qiáng)度、剛度、延性、耗能性能、變形性能都令人滿意。采用預(yù)應(yīng)力筋連接是把預(yù)應(yīng)力筋從墻板頂端通過鍍鋅的鋼管穿到結(jié)構(gòu)底端,板與板之間的縫隙用干混凝土填滿,安裝了幾層以后對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力,然后在向套管內(nèi)灌漿,最后拆除支撐。這種連接有很好的剛性,但是耗能性能比普通鋼筋連接要差,進(jìn)一步的研究還在進(jìn)行。在美國地震高烈度區(qū),禁止采用預(yù)應(yīng)力筋連接。
目前,常用的預(yù)制混凝土剪力墻構(gòu)件是預(yù)制混凝土夾心墻板(簡稱為“夾心板”) 。夾心板內(nèi)、外兩層混凝土層使中間的隔熱層在安裝過程中免于損壞,而且它們本身表面光滑無需粉飾,中間的隔熱層具有很好的節(jié)能作用,在一些溫控嚴(yán)格的建筑里也可用作內(nèi)隔墻。與普通預(yù)制混凝土墻板相比,預(yù)制混凝土夾心墻板具有很多優(yōu)點(diǎn),如經(jīng)濟(jì)節(jié)能、耐久性好、抗火性能好等。
PCI 對(duì)預(yù)制混凝土剪力墻的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)說明和要求。有關(guān)預(yù)制混凝土夾心墻板的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝各個(gè)細(xì)節(jié),PCI 也成立了專門的委員會(huì)進(jìn)行了研究和總結(jié)。
312 預(yù)制混凝土大板體系
20 世紀(jì)50 年代,預(yù)制混凝土大板體系首先在法國被提出,而后在歐洲傳播開來。其中最具代表性的Koncz 體系是由Koncz 教授創(chuàng)建于1964 年。20 世紀(jì)90 年代該體系由三星建筑公司引進(jìn)韓國并獲成功[8 ] 。此體系的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)化的生產(chǎn)方式,連續(xù)循環(huán)使用的施工器械體系為水平施工和垂直施工連續(xù)提供材料,從而大大提高了生產(chǎn)效率。預(yù)制混凝土大板體系尤其適于建造高層公寓住宅。
以承重板的走向和樓板是單向板還是雙向板為特征,預(yù)制混凝土大板體系分為以下三類:橫墻承重、縱墻承重、縱橫墻混合承重體系。橫墻承重體系中樓板是單向板,只有橫向外墻承重,縱向是非承重的隔墻。縱墻承重體系中外墻支撐單向預(yù)制樓板,橫向剛度主要由兩端的橫墻和樓梯間提供。縱橫墻混合承重體系采用雙向板,這種承重體系易獲得兩個(gè)方向的穩(wěn)定,一般雙向板的大小即為房間的大小,板厚大約為150mm。
國際上最流行的Koncz 體系即采用縱橫墻混合承重,具有很好的結(jié)構(gòu)完整性。其中,樓板構(gòu)件之間的水平連接具有多重功能,可以同時(shí)承受壓力、拉力和剪力。垂直連接有鋼筋搭接、套管拼接和預(yù)應(yīng)力筋連接等方案。Koncz 體系另外一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是,部分設(shè)備可以在工廠
安裝在構(gòu)件上,從而大大減少了現(xiàn)場工作量,加上水平和垂直施工循環(huán)模具的使用,運(yùn)用軟件統(tǒng)籌安排,生產(chǎn)效率較高。
4 預(yù)制混凝土板、墻體系工程實(shí)例
411 國外的應(yīng)用
美國明尼蘇達(dá)大學(xué)地下圖書館,包括兩個(gè)貯藏室、一幢建在地表的4 層大廈、兩個(gè)垂直的電梯井和一個(gè)挖掘出的門式框架。由于運(yùn)輸操作的空間有限不便于運(yùn)送混凝土和施工,所以創(chuàng)新性地使用了弧形預(yù)制混凝土墻板。整個(gè)工程包括兩部分:清空、穩(wěn)定洞穴;在清理出來的空間內(nèi)制造預(yù)制構(gòu)件。首先要將實(shí)心的頂板錨固在巖洞頂,然后用預(yù)制混凝土墻板支撐實(shí)心頂板,弧形預(yù)制混凝土墻板用作貯藏室墻板,與砂巖層之間灌漿來提供足夠的結(jié)構(gòu)抗力。設(shè)計(jì)師在一項(xiàng)擴(kuò)建工程中采用了一種環(huán)形預(yù)制混凝土構(gòu)件。這種構(gòu)件把樓板、墻板、天花板作為一個(gè)環(huán)形的整體,并以整個(gè)環(huán)形構(gòu)件為模數(shù),完成其他構(gòu)件。施工時(shí)預(yù)制環(huán)形構(gòu)件直接并列緊密安放,環(huán)狀構(gòu)件之間內(nèi)外填縫密封。一經(jīng)安裝后,環(huán)形構(gòu)件形成一個(gè)包圍的空間,且有足夠的承載力。這項(xiàng)工程中,兩列環(huán)狀構(gòu)件整齊排放,中間間隔的空間形成走廊,走廊的頂板使用預(yù)制混凝土板,頂板可以用于承擔(dān)上層結(jié)構(gòu),以避免環(huán)狀構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形。第二層結(jié)構(gòu)的預(yù)制墻板直接搭建在由環(huán)形構(gòu)件做成的底層之上,預(yù)制構(gòu)件安裝完畢后馬上進(jìn)行隔墻板、固定設(shè)備的安裝就位等。
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