预制装配整体式混凝土框架_剪力墙结构设计

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发布时间：2021-09-05

资料介绍

预制装配整体式混凝土框架-剪力墙结构设计*
郑振鹏，郑仁光，李峰
( 上海市城市建设设计研究总院，上海200125)
［摘要］以一栋框架-剪力墙结构住宅为工程背景，对预制装配整体式框架-剪力墙结构的设计方法进行了详细论
述。由于国内尚没有相同结构形式工程的设计经验，如何保证该结构达到等同现浇结构的性能是设计关键，从结
构整体计算、关键构件与节点的设计等几个方面进行了深入探索和研究，相关方法与思路可为类似的结构设计提
供参考。
［关键词］预制结构; 框架-剪力墙结构; 等同现浇结构; 整浇式节点; 关键构件
中图分类号: TU375 文献标识码: A 文章编号: 1002-848X( 2013) 02-0028-05
Design on precast assembled monolithic reinforced concrete frame-shear wall structure
Zheng Zhenpeng，Zheng Renguang，Li Feng
( Shanghai Urban Construction Design ＆ Research Institute，Shanghai 200125，China)
Abstract: Based on a frame-shear wall building，design of the precast assembled monolithic reinforced concrete frame-shear
wall structure was discussed in detail． Due to the lack of the design experience of the structure，it is the key issue to ensure
the structure to reach the performance of cast in-place equal structure． Several aspects were explored and researched
further，such as calculation of the whole structure，design of key members and joints，and so on． The results could provide
reference for similar structures．
Keywords: precast structure; frame-shear wall structure; cast-in-place equal structure; cast-in-place joint; key member
* 上海市科学技术委员会科研计划项目( 10dz0583700) 。
作者简介: 郑振鹏，高级工程师，一级注册结构工程师，Email: z_z_p
@ 163． com。
0 前言
随着我国城市化进程的提速，住宅建筑尤其是
保障性住房飞速发展，但传统住宅普遍存在建造周
期长、施工质量不稳定、能源及原材料消耗大、产业
化程度低等问题，因此，迫切需要采取工业化手段来
提高住宅建设的质量和效率，加速推进以“节能、节
地、节水、节材、环保”为着眼点的住宅产业化工作。
目前，全国一些省市已经开始了住宅产业化的试点
和推广工作，一批地方标准和奖励政策纷纷出台，相
继建成了一批各种结构形式的预制装配式混凝土结
构试点工程; 然而，国内现已建成的试点工程的预制
化程度普遍较低。上海市城市建设设计研究总院与
上海城建置业发展有限公司合作，在其开发的上海
市保障性住房工程中选择了5 栋高层住宅建筑作为
试点，首次采用50% 以上的预制率，其中1 栋14 层
的住宅建筑预制率高达70% ，预制化程度在国内处
于领先水平。本文以试点工程中一栋14 层的住宅
为例，对预制装配整体式住宅的结构设计进行探讨。
1 工程概况
本工程为上海市保障性住房工程浦江基地一栋
地上14 层( 层高2. 8m) 、地下1 层( 层高3. 0m) 、总
高度为39. 65m、建筑面积为4 133m2 的住宅，采用装
配整体式钢筋混凝土框架-剪力墙结构，结构标准层
平面布置见图1。柱、外墙板、女儿墙、空调板采用
图1 标准层结构平面布置图
预制，1
层梁、板及地下室、± 0. 000 以上剪力墙( 包
括连梁、剪力墙上框架梁与暗梁) 、楼梯、屋面板及
图1 中注明的部分梁板采用现浇，其余均为叠合构
件，标准层预制率超过70%。图1 中未注明主梁截
面为300 × 500，未注明次梁截面为200 × 400，叠合
楼板预制部分厚75mm，现浇部分厚65 ～ 85mm，框
架柱及端柱截面均为600 × 600，未注明剪力墙均为
200mm。地下1 层～地上4 层剪力墙及柱混凝土强
度等级为C35，4
层以上为C30，梁、板混凝土强度等
级均为C30。框架柱连接套筒采用球墨铸铁制作，
第43 卷第2 期郑振鹏，等．预制装配整体式混凝土框架-剪力墙结构设计
套筒内水泥基灌浆料采用无收缩砂浆，28d 龄期立
方体抗压强度标准值不小于85MPa。
工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7
度，设计基本地震加速度为0. 10g，设计地震分组为
第一组，建筑场地类别为上海Ⅳ类，特征周期Tg =
0. 90s，主体结构的设计使用年限为50 年，设计基准
期按50 年采用。结构、地基基础安全等级均为二
级，框架、剪力墙抗震等级分别为三级、二级。本工
程按等同现浇设计，按现浇结构进行整体计算，但必
须采取针对性的补充计算以及相适应的抗震措施来
保证结构具有良好的整体性，并保证预制构件及其
连接部位的承载力与变形满足要求。
2 结构设计
2. 1 结构体系选择
目前，高层住宅建筑绝大部分采用的是现浇剪
力墙结构体系，其特点是住宅平面形状布置较为灵
活，可根据采光通风的需求形成凹凸的平面布置，达
到室内空间规整、无外露梁柱的效果，适合当前大多
以毛坯交房的消费习惯。但从住宅产业化角度来
看，这种结构体系由于构件数量多，不利于工业化生
产，特别是国家的预制结构体系相关标准还未发行。
若剪力墙采用全预制形式，由于水平及竖向接缝过
多、过长，结构的整体性难以得到保证，相应的整体
计算方法也有待于进一步研究，且当前国内相关的
研究及试验较少，特别是此类结构还未经受过大震
的检验。相对于剪力墙结构，框架-剪力墙结构具有
如下优点: 梁、柱等预制构件为线性构件，可以控制
自重，有利于现场吊装，节点连接区域采用现浇，能
够保证结构的整体性，比较适合装配式结构。室内
可采用轻质隔断，形成灵活多变的布局形式，对住宅
内部进行精装修处理，可有效避免外露梁、柱造成的
影响。基于对上述因素及业主要求的综合考虑，决
定选用框架-剪力墙结构体系。
2. 2 结构分析计算
本工程按等同现浇设计，整体计算采用和现浇
结构相同的方法，考虑到预制结构与现浇结构存在
差异，为了保证预制结构的整体性、安全性及计算模
型与预制结构实际受力情况相符，在整体计算时采
取了以下措施:
( 1) 次梁采用牛担板企口梁的方式与主梁连
接，由于主次梁节点的接触面小、传递弯矩能力有
限，因此在计算模型中设定为铰接。
( 2) 预制外挂墙板与结构上下均采用铰接形
式，墙板自重由上部连接悬挂承重，外墙板底部在墙
平面内可水平滑动，因此，整体计算时不考虑外墙板
对其支撑梁的刚度贡献。预制外挂墙板的大样见图
2，图中la
为接缝钢筋的锚固长度。
图2 预制外挂墙板大样图
( 3) 考虑到住宅建筑非承重墙体较多、外挂墙
板较重，本工程周期折减系数取0. 7，即在较合理的
取值范围内适当地放大地震作用，以保证结构的抗
震性能。
( 4) 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》( JGJ
3—2010) ［1］，装配整体式框架结构梁端负弯矩调幅
系数可取0. 7 ～ 0. 8。本工程叠合梁板施工时均采
取临时支撑，节点区混凝土强度等级提高一级，负弯
矩调幅系数取0. 8，以防止梁端负弯矩取值偏低。
本工程属于采用新技术的高层建筑，根据相关
规定进行了抗震设防专项审查，结构计算分析采用
PKPM 系列软件中的SATWE 和PMSAP 软件，主要
计算结果见表1，2
［2］。
由表1，2 可知结构各计算指标均满足规范要
求，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不小于
振型分解反应谱法求得的底部剪力的65% ，且3 条
时程曲线计算所得的结构底部剪力的