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预制叠合梁的竖向接缝抗剪验算(附实例计算) 2020-11-30

01 概述

预制梁构件作为一类重要的混凝土预制构件主要应用于框架结构,在其他结构体系中也有应用。目前主要分为全预制梁、叠合梁,随着装配式建筑建造技术研究的发展,也出现了众多创新性的建造方式,例如在施工现场向预制空腔里浇筑混凝土从而形成梁构件,这种方式实现了免拆模,减少了现场施工工序。

通过参与的项目来看,综合受力性能、生产、成本等方面因素,预制混凝土叠合梁构件应用的较多。

和现浇混凝土梁构件相比,混凝土叠合梁的设计需要进行额外的计算,主要包括竖向接缝抗剪验算、叠合面抗剪验算和吊装验算等,本文主要介绍叠合梁构件竖向接缝的抗剪验算。

02 叠合梁竖向接缝抗剪验算

为了提高叠合梁端部的抗剪能力,叠合梁端部和现浇混凝土接触面需要做粗糙面处理,并且根据需要设置键槽,粗糙面和键槽的设置要求在JGJ1-2014 6.5.5条中有着详细的、图文并茂的说明。

叠合梁端部的受剪承载力主要由 新旧混凝土结合面的粘结力、键槽的抗剪能力、后浇混凝土叠合层的抗剪能力、梁纵向钢筋的销栓抗剪作用 提供。

规范中偏于安全的不考虑新旧结合面的粘结力,认为结合面的抗剪主要由键槽的抗剪能力、后浇混凝土叠合层的抗剪能力、梁纵向钢筋的销栓抗剪作用来提供,因此主要对这三部分进行验算。

2.1 规范依据

主要参照JGJ1-2014 7.2.2条公式进行,按照持久设计工况和地震设计工况分别进行验算,需要考虑结构重要性系数和承载力抗震调整系数,这里不再赘述。

除此之外需要注意的是后浇混凝土形成的键槽和叠合梁端部预制的键槽二者相互交错,因此其抗剪承载力取二者的较小值,即各键槽根部截面面积之和Ak的取值为 后浇键槽 和 预制键槽 二者根部截面面积之和的 较小值。

通过条文说明可知,考虑键槽抗剪和钢筋的销栓抗剪作用一般不会同时达到最大值,因此对键槽的抗剪能力进行了折减;考虑地震作用下往复作用的影响,对后浇层混凝土部分的抗剪承载力再进行折减,作为地震工况下的抗剪承载力。

2.2 实例计算

(1)初始条件

框架梁截面400mmx750mm,后浇叠合层厚度150mm,混凝土等级C30,纵向钢筋HRB400,上部和底部分别为6根18钢筋和4根18钢筋,叠合梁截面和键槽截面尺寸如下图所示

(2)计算过程

fc=14.3 N/mm2; fy=360 N/mm2;

Ac1=400x150=60000 mm2;

Ak=min{(180+15+15+150)x400,(240+15+15)x400}=10800 mm2;

Asd=2545 mm2

持久设计工况

Vu=515.8 kN

持久工况下,后浇叠合层混凝土、端部键槽、钢筋销栓作用所提供的抗剪能力见下表所示:

地震设计工况

Vue=428.3 kN

地震工况下,后浇叠合层混凝土、端部键槽、钢筋销栓作用所提供的抗剪能力见下表所示:

(3) 小结

由上述示例计算可知,钢筋的销栓作用提供了大部分的抗剪能力,其次是端部键槽提供的,后浇叠合层混凝土提供的占比最少。

一般叠合层的厚度调整的空间不大,因此主要靠前两项提供抗剪承载力。

在叠合层高度一定的情况下,可以通过调整键槽的面积来增加叠合端面的抗剪承载力,“设计中应尽量使现浇键槽和预制键槽根部剪切面面积相等”。

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