1、預制裝配整體式電梯井結構抗震性能研究及工程應用張軍 董年才南通建筑工程總承包有限公司摘 要 將電梯井豎向分割成2個U型結構構件，U型構件內縱向受力鋼筋采用漿錨連接，構件間水平連接設置300寬豎向后澆帶，豎向后澆帶采用混凝土現澆后與U型預制構件形成整體結構體系。該結構體系低周反復荷載試驗證明其承載能力及剛度高于規范要求，屈服荷載高于設計地震剪力。并以南通市海門中南世紀城33#樓為試點工程，介紹其施工技術。關鍵詞 預制電梯井 模型試驗 施工技術1 結構原理預制裝配整體式電梯井結構將電梯井豎向分割成2個U型結構構件，2個U型構件間設置300寬豎向后澆帶；U型構件內縱向受力鋼筋采用預埋金屬波紋管漿錨連

2、接，上部暗梁縱向受力鋼筋在U型構件豎向現澆帶處預留鋼筋搭接焊接，暗梁及豎向后澆帶采用混凝土現澆后與U型預制構件形成整體結構體系。2 結構試驗通過試驗了解該結構在地震作用下的結構整體性，并通過試驗進一步掌握其在地震作用下的承載能力、剛度、延性及耗能能力等，對其抗震性能做出評價。2.1 試件設計選取一帶有標準開間和進深的18層住宅結構的底部四層的橫向抗震結構單元進行1/2比例縮尺的空間模型試驗，見圖1。圖1 構件加工圖試驗原形為一18層住宅結構的電梯井，層高2.9m，開間8×4.5m=36m，進深2×5.5m=11m，長寬比為36/11=3.27，高寬比為2.9×18

3、/11=4.75。結構安全等級為二級，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.15g，場地類別為類，抗震等級二級，根據我國現行規范按現澆結構并采用PKPM軟件進行設計。2.2 試驗加載試驗采用力控制加載，每級循環1次，試驗直至試件破壞或加載設備最大工作能力結束，試驗加載過程見圖2。圖2 加載制度示意圖400kN荷載級別時，試件一層剪力墻根部出現彎曲裂縫；600kN荷載級別時，試件一層縱向洞口角部出現主拉應力斜裂縫；800kN荷載級別時，試件二層剪力墻拼縫處出現水平裂縫；1500kN荷載級別時，試件二層剪力墻根部出現彎曲裂縫，且洞口間連梁剪切斜裂縫貫通，試件三層剪力墻根部也出現輕微裂縫；17

4、00kN荷載級別時，試件中間剪力墻及填充墻出現貫通斜裂縫；1800kN荷載級別時，試件裂縫繼續擴展，試驗設備已至最大工作能力，試驗停止。試件在試驗過程中整體性表現良好，剪力墻彎剪斜裂縫跨過現澆連接帶連續發展，表明現澆連接帶可保證結構的整體性。2.3 試驗結果試件實測滯回曲線、骨架曲線、剛度變化曲線及耗能系數變化曲線見圖3。試件滯回曲線呈反“S”型，試件承載能力持續穩定上升；試件開裂后剛度有所下降，后又趨于穩定并有一定程度上升，到1300kN荷載級別時，剛度變化曲線出現一拐點，剛度繼續下降，此時試件剛度為初始彈性剛度的72.57%，試驗結束時的試件剛度為初始彈性剛度的58.17%，試件剛度退化速

5、度整體較慢；整體骨架曲線未見明顯拐點，即試件未屈服；耗能系數的變化也有明顯規律，試件開裂和屈服均使耗能系數顯著增加，試件屈服后，耗能系數呈近線性增長。 (a) 滯回曲線 (b) 骨架曲線 (c) 剛度變化曲線 (d) 耗能系數圖3 試驗結果通過試驗結果及相關數據分析得到，即使試件在帶有初始裂縫及軸壓卸載的情況下，其承載能力及剛度仍然能很好地滿足我國現行設計規范。3 施工工藝流程及操作要點3.1 工藝流程施工準備定位放線預留插筋校正電梯井U型構件吊裝臨時支撐安裝及構件校正漿錨節點灌漿U型構件間豎向后澆帶鋼筋綁扎暗梁鋼筋綁扎節點模板安裝節點混凝土澆筑3.2 操作要點3.2.1 預留插筋校正下層疊合

6、板混凝土澆筑前，采用鋼筋限位框對電梯井下層預留插筋進行限位，以保證鋼筋位置準確。混凝土澆筑后，對預留插筋進行位置復核，對中心位置偏差超過10mm的插筋應根據圖紙進行校正，鋼筋校正時應采用1：6冷彎校正，不得烘烤；對個別偏差較大的插筋，應將插筋根部混凝土剔鑿至有效高度后再進行冷彎校正。以確保電梯井豎向鋼筋的漿錨連接質量3.2.2 電梯井U型構件吊裝1 應采用兩根等長吊索綁扎起吊，吊索吊鉤直接鉤在構件的預埋吊環內，吊鉤與吊環間不得歪扭或卡死，吊索與水平線的夾角不宜小于45°2 電梯井U型構件吊至預留插筋上部100mm時，將預留插筋與構件內預埋注漿管一一對應后，再將構件緩慢下放就位3 電梯

7、井U型構件就位前根據標高控制線在樓面標高誤差處設置15mm不同厚度的墊鐵，使構件安裝滿足標高要求。構件就位時，根據軸線、構件邊線、200mm測量控制線將構件基本就位后，利用可調式鋼管斜支撐（簡稱：斜支撐）將構件與樓面臨時固定，確保構件穩定后摘除吊鉤（圖3.2.2）。 圖3.2.2 電梯井U型構件吊裝3.2.3 臨時支撐安裝及U型構件校正1 電梯井U型構件就位后應立即安裝斜支撐，每構件用不少于2根斜支撐進行固定，斜支撐安裝在構件的同一側面，斜支撐與樓面的水平夾角不應小于60°（圖3.2.3）。圖3.2.3 電梯井斜支撐安裝2 檢查構件內預埋的M20×70內螺紋套筒，并將緊固螺

8、栓與內螺紋套筒進行連接（斜支撐上部連接點）；根據計算角度在樓面安裝斜支撐下部連接固定用M16×150膨脹螺栓。3 斜支撐安裝時，將斜支撐上、下連接墊板沿開口方向分別卡在構件及樓面上的連接螺栓內，然后用螺絲將斜支撐上、下連接墊板與豎向構件及樓面擰固。4 通過調節斜支撐活動桿件調整構件的垂直度，并用2m長靠尺對垂直度進行校正，確保預制電梯井筒垂直度滿足質量要求。 5 根據軸線、構件邊線、200mm測量控制線，用2m長靠尺、塞尺對構件軸線及二只U型構件間平整度進行校正，確保預制電梯井筒的軸線、平整度滿足質量要求。3.2.4 漿錨節點灌漿1 灌漿前應全面檢查灌漿孔道、泌水孔、排氣孔是否通暢。

9、2 將構件與樓面連接處清理干凈，灌漿前24小時表面充分澆水濕潤，灌漿前1小時應吸干積水。3 采用1:2水泥砂漿對預制構件與樓面水平拼縫進行嵌填、封堵，封堵材料的抗壓強度應大于10MPa。4 嚴格按照產品說明書的要求配置灌漿料，先在攪拌桶內加入定量的水，然后將干料倒入攪拌桶內，用手持電動攪拌器充分攪拌均勻，攪拌時間從開始投料到攪拌結束應不少于3min，攪拌時葉片不得提至漿料液面之上，以免帶入空氣。攪拌后的灌漿料應在45min內使用完畢。5 漿錨節點灌漿采用機械壓力灌漿法，壓力不小于0.2MPa，確保灌漿料能充分填充密實。6 灌漿應連續、緩慢、均勻地進行，單塊構件灌漿孔應一次連續灌滿，直至排氣管排

10、出的漿液稠度與灌漿口處相同，且沒有氣泡排出后，將灌漿孔封閉。灌漿結束后應及時將灌漿口及構件表面的漿液清理干凈，并將灌漿口表面抹壓平整（圖3.2.4）。圖5.2.7 漿錨節點注漿管注漿圖3.2.4 電梯井漿錨節點灌漿完成3.2.5 構件間后澆帶及暗梁鋼筋綁扎1） 鋼筋綁扎前，應先校正預留錨筋、箍筋位置及箍筋彎鉤角度。2） 2個U型結構構件間300寬豎向后澆帶縱向受力鋼筋采用搭接綁扎，搭接長度應滿足規范要求；鋼筋綁扎時，先綁扎構件內側鋼筋后綁扎外側鋼筋（圖3.2.5-1）。3） 暗梁縱向受力鋼筋采用幫條單面焊接，焊接時應根據鋼筋級別、直徑和焊接位置，選擇焊條、焊接工藝和焊接參數；焊接時引弧應在墊板

11、、幫條或形成焊縫的部位進行，不得燒傷主筋；焊接過程中應及時清渣，焊縫表面應光滑，焊縫余高應平緩過渡，弧坑應填滿。因混凝土在高溫作用下易受損傷，焊接時可采用間隔流水焊接或分層流水焊接的方法。暗梁鋼筋綁扎時，應在箍筋內穿入上排縱向受力鋼筋，主、次梁鋼筋交叉處，主梁鋼筋在下，次梁鋼筋在上（圖3.2.5-2）。圖3.2.5-1 后澆帶節點鋼筋綁扎 圖3.2.5-2 暗梁鋼筋綁扎3.2.6 節點模板安裝1 節點模板安裝前，在模板與構件面結合處粘貼30mm寬雙面膠帶。2 模板使用M12對拉螺栓緊固，對拉螺栓外套20mm塑料管，在塑料管兩端與模板接觸處分別加設塑料帽，塑料帽外加設海綿止水墊。3 對拉螺栓間距

12、不宜大于800mm，上端對拉螺栓距模板上口不宜大于400mm，下端對拉螺栓距模板下口不宜大于200mm。3.2.7 節點混凝土澆筑1 混凝土澆筑前，應將模板內及疊合面垃圾清理干凈，并應剔除疊合面松動的石子、浮漿。2 構件表面清理干凈后，應在混凝土澆筑前24小時對節點及疊合面充分澆水濕潤，澆筑前1小時應吸干積水。3 節點應采用無收縮混凝土澆筑，混凝土強度等級較原結構應提高一級。4 節點混凝土澆筑應采用ZN35型插入式振動棒振搗，混凝土應振搗密實（圖5.2.9）。5 疊合板混凝土澆筑后12h內應進行覆蓋澆水養護，當日平均氣溫低于5時，宜采用薄膜布養護，養護時間應滿足規范要求。 圖3.2.7 預制電梯井施工后效果4 結論雙U型預制裝配整體式電梯井結構技術的關鍵節點采用現澆處理，既增加了結構的整體性，達到了與現澆