预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构中预制外墙模板的结构设计.pdf

江苏建筑 2 0 1 0年第 3期( 总第 1 3 4期) 预 制 钢 筋 混 凝 土 叠 合 剪 力 墙 结 构 中 预 制 外 墙 模 板 的 结 构 设 计 李 宁 ( 南京 长江都市 建筑设计 股份有 限责任公 司 ， 江 苏南京2 1 0 0 0 2 ) f 摘 要1 预制钢筋混凝土叠合剪力墙是由预制外模板加现浇钢筋混凝土剪力墙组成的。 预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构 在产业化住 宅中占重要的地位 。叠合剪力墙预制外模板的设计是预制钢 筋混凝土叠合剪力墙 结构设计的重要组成部分。对 于一般的结构设计人员 这是一项新的工作。文章结合具体的设计项目参考日本的相关资料和文献【 4 】 ， 对于叠合剪力墙预 制外模板的设计进行 了详细介 绍。其 中包括预制外模板设计的荷 载工况、 内力计算方法、 预制 外模板组合梁的承 载力等 内 容 为叠合剪力墙预制外模板的设计提供 了可参考的设计 实例。 f 关键 词1 预制钢筋混凝土叠合剪力墙； 预制外模板 ； 荷载工况； 组合梁； 承载力 【 中图分 类号 T U 3 7 8 f 文献标 识码】 B 【 文章编号 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 3 0 0 3 De s i g h o f Pr e c a s t Co n c r e t e Fo r m i n Co mpo s i t e Re i n f o r c e d Co n c r e t e S he a r W a l l S t r uc t u r e LI Ni n g ( N a n j i n g Y a n g t z e R i v e r U r b a n A r c h i t e c t u r e D e s i g n C o ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 2 C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e p r e c a s t c o mp o s i t e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s h e a r wa l l i s c o mp o s e d o f p r e c a s t c o n c r e t e f o r m a n d c a s t i n - s i t u r e i n f o r c e d c o n c r e t e wa l 1 T h e s h e a r wa l l s t r u c t u r e w i t h c o mp o s i t e r e i n f o r c e d c o n c r e t e w a l l p l a y s a n i m- p o r t a n t r o l e i n p r e f a b ri c a t e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s T h e d e s i g n o f p r e c a s t c o n c r e t e f o rm h o l d s a v e r y i m p o a n t p o - s i t i o n i n d e s i g n o f s h e a r w a l l s t r u c t u r e w i t h c o mp o s i t e r e i n f o r c e d c o n c r e t e w a l 1 F o r t h e s t r u c t u r e e n g i n e e r s ，i t i s a n e w s u b j e c t B a s e d o n s o me r e f e r e n c e ma t e ri a l s o f J a p a n e s e a n d d o c u m e n t 4 T h e d e t a i l i n f o rma t i o n o f t h e d e s i g n for p r e c a s t c o n c r e t e form i s p r e s e n t e d i n t h i s p a p e r T h e d e t a i l d e s i g n i n c l u d e s t h e w o r k i n g l o a d c a s e s ， t h e c a l c u l a t e me t h o r d s o f i n t e r n a l f o r c e a n d l o a d c a r r y i n g c a p a c i t y o f pr e c a s t c o n c r e t e form c o mp o S i t e b e a m T h i s me t h o d wi l l b e u s e f u l t o t h e d e s i g n o f p r e c a s t c o n c r e t e f o r m Ke y wo r d s ： p r e c a s t c o mp o s i t e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s h e a r w a l l ； p r e c a s t c o n c r e t e for m； wo r k i n g l o a d c a s e s ； c o mp o s i t e b e a m；l o a d c a r r y i n g c a p a c i t y 0引言 钢筋混凝土剪力墙结构是我 国高层住宅中广 泛采用 的 一 种结构形式 。 近年来 ， 随着发展低碳经济 的目标要求越来 越高 ， 以及保障性住房建设规模迅速增加 ， 住宅产业化的趋 势 日益明显。最近 ， 北京市 已明确提 出， 自 2 0 1 0年至 2 0 1 3 年 ， 产业化住宅 占新建住宅 的比例要达到 7 至 l 0 。上海 市也 出台了类似 的政策。 万科等一些大型房地产商 借 鉴 日本 、 香港 、 新加坡等 地的产业化住宅 的经验和技术 在国内初步开发了一批采 用 预制 钢 筋 混凝 土 构 件 技 术 的 住宅 。简 称 P C( P r e c a s t C o n c r e t e ) 住宅或 P C建筑。 P C建筑 的结构设 计与传统的现浇钢筋结构设 计有许 多不同。 也增加了一些新的设计 内容。 预制钢筋混凝土叠合 剪力墙 的预制 外模板 ， 简称 P C F( P r e c a s t C o n c r e t e F o r m) 的 设 计是 P C建筑结构设 计的重要组成部分。下面仅 就苏南 万科玲珑湾八区 5 3幢 、 5 5幢楼 P C高层预制钢筋混凝土叠 合剪力墙住宅中 P C F构件 的设计作一介绍。 2 P C F构 件 设 计 时 采用 的 荷 载 工况 P C F构件设计时应考虑下列 5种荷载工况 ： ( 1 ) P C F板脱模时 ： 计算 荷载取板 白重十 吸附力。 ( 2 ) P C F板存放 及运输时 ： 计算荷载取板 自重+ 冲击荷 载。 ( 3 ) P C F板安装就位时： 计算荷载取相应高度的风荷载。 ( 4 ) P C F板现场浇筑混凝土时 ： 计算荷载取混凝土浆料 作用在 P C F板上的侧压力 。 收稿日 1 2 0 1 0 - 0 4 - 1 3 作者简介】 李 宁 ， ( 1 9 5 7 一 ) ， 南 京 长 江 都 市 建 筑 设 计 股 份 有 限 责 任 公 司 ， 硕 士 ， 高 级 工 程 师 ， 国 家 一 级 注 册 结 构 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 0年第 3期( 总第 1 3 4期) 3 l ( 5 ) 施工时各结合部连接件的应力计算。 3 P CF的 内 力 计 算 从工程 中一典型的 P C F 1 板为例 ， 介绍 P C F板及 P C构 件设计 的主要方法 。P C F 1 模板 及配筋图见罔 l 。 图 l P C F1模 板 配 筋 图 3 1 P C F模板脱模时的内力计算 构件 的荷载及 内力 图见图 2 ， 混凝土 自重 ： 2 5 k N m 3 ， 模 板 的吸附力 ： 1 7 k N m ，横 向叠合 筋间 距 5 0 0 m m。板厚 8 0 mm。 q =25 x0 0 8x 0 5+1 7 xO 5 =1 8 5 k N m Mx =8 -( L 2 1 - 4 L 2 2 ) = 0 65 9 k N。 m M x = 2 L2 2 =1 4 2 k N。 i n Q y = 号 5 = 5 0 6 9 k N 3 2 P C F板存 放及运输 时的内力计算 构 件 的荷 载 内力 图 见 图 2 q =1 2 x2 5x008x O 5 =1 2 kN m Mx =8 -( L 2 1 - 4 L 2 2 ) = 0 42 7 k N m M = - L 0 9 2 3 k N In 一 = ： ： ： 二 ：= 鱼 0 。 b 坌 垂 当 图 2 构 件 的荷 载 内 力 图 Q y = 号 5 -4 8 3 2 8 8 k N 3 3 P C F板安装就位时的内力计算 构件 的荷载 内力见 图 3 风 载 q = O 5 x 1 6 7 x 1 3 x 1 5 8 x1 =1 7 1 k N m M x = 11 71 1 03 2 = -0 9 1 k N m R ： _【1 1 1 7 1 x 1 97 2 _1 1 7 1 1 o 3 2 ) = 1 2 2 k N RB =I 71 x3 1 2 2 =3 91 k N = 1 221 1 6一 11 7l 1 1 6 2 = _0 2 65 kN m 当风 压 反 向 时 Mx = O 2 6 5 k N I n M x = 0 91 k N m 风载q 图 3 P CF板 安 装 时 荷 载 内 力 图 3 4 P C F板 浇 筑 时 的 内力 计 算 模板 现场 浇筑 时的内力及荷载 见图 4 q=2 5x 0 5=1 2 5 k N m M y = 吉 o 4 ax 1 2 5 = 0 2 5 k N m Q y ： 詈 1 2 5 o 4 = 0 -3 1 2 5 k N 口 亡工工 M _ 二 7 I = 二 7 一 图 4 P CF板 浇 筑 时 的 荷 载及 内 力 图 4 P C F板 的 截 面 承载 力计 算 参考 日本的技 术资料及文献 4 1 ， P C F板截面承载力计 算 以单根叠合筋和钢筋混凝土板组成 的等效组合梁为单元 进行 。组合梁的截面见图 5 。 图 5 组合梁截面图 耋 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 。 一 4 I P C F板 的开裂弯矩 ( 1 ) 考虑叠合筋作用时 P C F板截面混凝土开裂弯矩 Mc r =- Wt f t a E= Es E c =2 o 1 O 1 O 6 6 7 Wt = l o Y o 混凝 土 ： C3 0 y 。 = 一 三 ； 5 三 = 4 4 - cm m 一 ： _ 斗 4 J n 1 = 4 c a E ( h - y 。 ) + 】 l， 0 一 ( 一 1 ) 】 l + Y o - ( h - a , ) 2 A s ( E 1 ) + ( 1 ， 州 硒， 2 ) z 成 3 1 ,= 2 8 1 2 1 0 6 m m 4 ：懈 一 Mc r =- l V t - o 6 4 x 1 0 x 1 4 3 - 0 9 1 4 x 1 0 6 N m m = O 9 1 4 k N m ( 2 ) 不考虑叠合筋作用时 P C F板的开裂弯矩 Mc r = = 1 1 0 0 0 8 0 x 1 4 3 =1 5 2 5 k N m 4 2 PC F板 上弦筋屈服弯矩 古W c 1 Wc = l o ( h - Y o ) - O 2 2 3 1 0 m m A= 4 0 0N ra m a E = 6 6 7 Mt y = 0 _2 2 3 x 1 0 6 x 4 0 0 = 8 9 2 k N m 4 3 PC F板上弦筋失稳 弯矩 Mt c= Ac 13 78 5x 31 4 8 6 x1 32 =3 26 k N m 其中 ： 4 0叼 ： 2 1 2 8 6 盯 - - 4 00 4 0 x2 1 2 8 6=3 1 4 8 6 N mm 4 4 P C F板下弦筋及板内筋屈服弯矩 Mc =l- I s ) =古( 3 5 0 4 0 0 1 3 1 + 2 x 2 8 3 X 4 o o 1 3 2 ) =7 2 3 kN m 4 5 PC F板叠合筋斜筋失稳剪力 Q ： 音 s s in 仅 a - 6 0 。 0= 5 4 。 1 1 = 1 4 0 b 1 5 0 L = 2 0 0 t R = 4 6 r = 2 0 0 8 1 江苏建筑 2 0 1 0年第 3 期 ( 总第 1 3 4期 ) j 1 I 1 1 监 一 b 0 2 L 2 一 2 mm A = 0 7 Lr i r = ： 2 8 4 7 j o = f c , - r h = 4 0 0 - 2 0 0 8 1 x 2 8 4 7 = 3 4 3 N ra m A 2 8 3 mm2 N： A r=3 43 x2 8 3 =97 k N 1 失稳剪力 口 = 9 7 s i n 6 0 s i n 5 4 = 9 0 6 k N 4 6 浇筑时模板扣结螺杆 间距及预埋螺栓计算( 略) 5 P c F板承载力的检验 5 1 组合梁的受拉 弯矩 Mma x = O 6 5 9 k N 1 11 组合梁考虑叠合筋作用时开裂弯矩 M c r = 0 9 1 4 k N m Mm a x M c r 满足 5 2 组合梁上弦筋受拉 、 压弯矩Mm a x = 1 4 2 k N n l 组合梁上弦筋屈服弯矩Mt y = 8 9 2 k N l lft Mma x Mt y 满足 5 - 3 组合梁上弦筋受压 弯矩Mm a x - 0 9 1 k N m 组 合 梁 上 弦筋 失 稳 弯矩胁 c = 3 2 6 k N m Mma x Mt c 满 足 5 4 组合梁下弦筋及 P C F板分布筋受拉 、压弯矩 Mm a x = 1 4 2 k N 1 1 1 5 5 组合梁支座剪力Q m a = 3 9 1 k N 组合梁斜筋 失稳剪力 Q = 9 0 6 k N 组合梁下弦筋屈服弯矩Mc y = 7 2 3 k N m Mma x Mc y 满 足 Q m a x Q 满足 6结 语 文章详细介绍了苏南万科玲珑湾 5 3幢 、 5 5幢高层 P C 住宅 中 P C F板 的设计方法。由于 P C建筑在我国引入的时 间不长 ， 还未经受严重震害的检验 且还无专门可执行的设 计 、 施工 、 验收标准。P C建筑 以及 P C F 、 P C构件的设计是一 个复杂的系统工程 ， 对于专业知识、 综合知识 、 建筑经验要 求比较高 。涉及对建筑 、 结构 、 设备各设计 资料的理解以及 各方协调能力。住宅产业化 的设计工作还有许多课题有待 我们去探索、 完成。 参考文献 【 1 】 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2混凝 土结构设计 r g S 1 中国建筑工业 出版 社 2 0 0 2 【 2 】 建筑结构静 力计 算手册 编写组 建筑结构静 力计算 手册【 M 中国建筑工业 出版社， 1 9 7 4 【 3 】 扬文渊 实用土木 工程手册 M 】 人民交通 出版社， 1 9 8 5 4 】 苏南万科预制装配式住 宅设计及验 收规程 S 】 2 0 0 8 ， 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m