一种带嵌入式填充墙的装配式框架及施工方法
技术领域
本发明属于装配式建筑技术领域，具体涉及一种带嵌入式填充墙的装配式框架及施工方法。
背景技术
混凝土框架结构的填充墙和框架梁柱的连接分为刚性连接和柔性连接两种方式。刚性连接为填充墙和框架梁柱直接相连的方式，该连接方式的施工工艺简单，是目前的主流连接方式。刚性连接方式存在两方面的抗震不利因素：一是从变形的角度来说，混凝土框架结构为柔性结构，具有较大的变形能力，而填充墙为刚性构件，当混凝土框架在地震作用下产生大变形时，与框架梁柱直接相连的填充墙会受损或倒塌；二是从内力的角度来说，由填充墙提供的刚度会导致混凝土框架的地震作用增大，进而使得框架梁柱的内力增大，梁柱的配筋也相应增加。填充墙和混凝土框架在地震作用下这种复杂的相互作用不但不利于建筑抗震，而且还具有明显的不确定性，难以在设计阶段通过计算的方法来精确分析。
柔性连接为填充墙和框架梁柱不直接相连的连接方式，该连接方式避免了填充墙和框架的相互作用，从而可以减少填充墙的相关震害，提高混凝土框架结构的抗震性能水平。柔性连接方式一般是在填充墙和框架梁柱之间设置隔离缝，隔离缝内填充柔性材料，这种将填充墙与框架梁柱解耦的分离式构造，使得填充墙成为悬臂构件，故需对分离后的填充墙采取额外的防倒塌措施。目前一般是采取在梁底或柱侧安装L型钢板、U 型钢板或钢锚等钢组件的来防止填充墙平面外倒塌，而钢组件的安装工艺较为复杂，安装精度要求高，材料及安装成本均较高，这些不利因素导致这种柔性连接方式并未得到工程的广泛使用。
装配式混凝土结构以其探索建筑业向制造业转变的理念，在我国得到了大力的推动。装配式混凝土结构中的预制构件在工厂预制，预制构件具有质量可靠和成本低的优点，而对于异形断面的预制构件，在工厂预制也有利于保证混凝土断面局部小尺寸处的浇筑质量。目前装配式混凝土结构的相关研究侧重于混凝土承重构件的拆分和节点的连接处理，而对于承重构件和围护体系的连接研究较少，装配式混凝土结构中的填充墙和框架梁柱的连接方式仍以传统的刚性连接方式为主。
综上所述，填充墙和框架梁柱的柔性连接方式具有明显的抗震优势，但目前的柔性连接方式的经济性不强，工程应用较少，故一种具有解耦方案可靠、施工工艺简单、建筑成本节约特征的，适用于装配式混凝土建筑的柔性连接方式具有广泛的工程应用前景。
发明内容
本发明为了解决目前的柔性连接方式对填充墙采取的防倒塌措施，存在安装工艺较复杂、安装精度要求高、材料及安装成本均较高的问题。
为解决所提出的技术难题，本发明的技术解决方案是：一种带嵌入式填充墙的装配式框架，包括由装配式柱和装配式梁及楼板围合而成的混凝土框架体系，在框架内填充有填充墙；装配式柱与填充墙相接的柱面预制凹槽，填充墙的墙端嵌入到装配式柱的凹槽内，且墙端与凹槽的槽底之间设有竖向隔离缝，竖向隔离缝内设置第一缓冲体；填充墙的顶面与装配式梁的梁底设置水平隔离缝，水平隔离缝内设置第二缓冲体。
进一步地，所述填充墙设置水平拉筋，水平拉筋与装配式柱植筋连接。
进一步地，所述装配式柱的配筋包括附加纵筋和附加拉筋；附加纵筋位于凹槽侧壁内，附加拉筋位于装配式柱内，附加拉筋拉结同一柱面凹槽侧壁内的、两正向相对的附加纵筋。
进一步地，所述第一缓冲体和第二缓冲体是泡沫板。
进一步地，所述竖向隔离缝的宽度大于或等于框架的1/550层高，填充墙的嵌入深度大于或等于50mm；水平隔离缝的宽度大于或等于20mm。
进一步地，所述附加拉筋的直径大于或等于6mm，附加拉筋的间距小于或等于300mm；预设抗震设防烈度分别为7、8、9度时，附加纵筋的最小直径依次对应为8mm、10mm、12mm。
进一步地，在位于边榀框架处的所述填充墙的外壁覆盖保温层。
进一步地，所述凹槽位于其所在柱面的宽度方向中部，凹槽的槽宽大于填充墙的墙厚，差值为4~6mm，凹槽侧壁的宽度大于或等于40mm。
本发明还提供一种带嵌入式填充墙的装配式框架的施工方法，具体包括以下步骤：
S1：工厂预制装配式柱、装配式梁及楼板；
S2：现场安装装配式柱、装配式梁及楼板，梁中对柱中；
S3：在装配式柱凹槽的槽底铺设第一缓冲体，砌筑填充墙，墙端抵接第一缓冲体的外侧面，填充墙内的水平拉筋植筋锚固到装配式柱内；在填充墙的顶部与装配式梁的梁底预留水平隔离缝，水平隔离缝内填充第二缓冲体；并用水泥净浆对填充墙与凹槽的槽口交接处勾缝密封；填充墙的墙面抹灰；
S4：在填充墙外立面安装保温层。
具体地，所述装配式柱的预制包括以下步骤：
S1：绑扎配筋；包括纵向受力钢筋、箍筋、附加纵筋、附加拉筋；
S2：组装模具；将凹槽模固定于外模板的内侧组成柱面模板，三块柱面模板及两端面模板围合成顶部敞口的组合模具；
S3：浇筑混凝土；将凹槽模嵌入到组合模具的顶部敞口处并固定，作为组合模具的顶模，振捣混凝土，找平上部柱面的混凝土；养护混凝土；
S4：混凝土凝固后拆除模板。
本发明通过在填充墙的墙端设置竖向隔离缝和填充墙的墙顶设置水平隔离缝的技术手段，将填充墙与周边框架在平面内解耦，从而避免了两者之间的不利的相互作用；与周边框架分离后的填充墙的墙端嵌入到装配式柱的凹槽内，可简化认为填充墙的边界条件为墙底固定、墙端平面外简支、墙顶自由，这种稳定的边界条件可有效防止填充墙在地震时发生平面外倒塌现象。
通过对竖向隔离缝和水平隔离缝的缝宽限制，可以避免因缝宽不足而导致填充墙和周边框架产生相互作用。对填充墙嵌入深度的限制，目的是为了避免填充墙端部的局部损伤。对凹槽侧壁宽度的限制，目的是为了避免凹槽侧壁的破坏，而对凹槽侧壁配置附加纵筋和附加拉筋，则可以进一步提高凹槽侧壁的承载能力。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架，通过在填充墙的墙端和墙顶设置隔离缝的方法，可有效减小填充墙平面内的相关震害，同时也可以降低结构的基本周期和地震作用，减小框架梁柱的内力，进一步提高混凝土框架结构的抗震性能水平；通过填充墙的嵌入式构造，可防止填充墙在地震作用下发生平面外倒塌，即使装配式柱在地震中产生局部损伤，未损部分的凹槽仍可为填充墙提供有效的平面外约束。
本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架，填充墙和周边框架具有清晰的力学边界，有利于在设计阶段对框架梁柱的内力进行较为精确的计算。
本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架，不影响填充墙的墙材选型和外墙保温层的材料选型，也不影响填充墙上门窗洞口的布置，因而具有广泛的工程适用性。
本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架，填充墙与装配式柱的嵌入式构造较传统的填充墙与框架柱的直接分离构造，具有更好的保温隔热性能。
本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架的施工方法，由于无需在框架梁柱上安装防倒塌的钢组件，故填充墙的施工工艺简单，工程现场的安装作业量小，施工速度快；本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架，装配式柱因设置凹槽而增加的附加钢筋的数量少，材料成本增加不大，故综合考虑施工和材料成本，总体上仍具有显著的工程经济效益。
本发明提供的一种带嵌入式填充墙的装配式框架的施工方法，装配式柱的预制工艺较为简单，混凝土的浇筑质量也较易控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A-A剖面示意图。
图3为装配式柱的截面示意图。
图4为装配式柱的组合模具示意图。
图5为顶面凹槽模与支撑杆的连接示意图。
图中：1-装配式柱；1-1-凹槽；1-2-附加纵筋；1-3-附加拉筋，1-4-凹槽侧壁；2-装配式梁；3-填充墙；4-第一缓冲体；5-第二缓冲体；6-保温层；7-水平拉筋；8-组合模具；8-1-凹槽模；8-2-外模板；8-3-支撑杆；9-梁柱节点。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。各图所示内容仅用于理解发明的技术内容，而不代表产品的实际比例和真实形状，其中相同的标号表示结构相同或功能相同但结构相似的部分。
在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，它也可以包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用该产品时允许的误差。另外，“垂直”不仅包括在空间中两物体直接相接的互相垂直，还包括在空间中两物体不相接时的互相垂直。
下面结合附图1～5，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如附图1、附图2所示，一种带嵌入式填充墙的装配式框架，包括由装配式柱1和装配式梁2及楼板围合而成的混凝土框架体系，和填充在框架内的填充墙3。装配式柱1和装配式梁2在梁柱节点9处连接；填充墙3的墙端嵌入到装配式柱1的凹槽1-1内，且墙端与凹槽的槽底之间设有竖向隔离缝，竖向隔离缝的宽度需大于或等于框架结构的地震层间位移限值（即层间位移不超过1/550的层高），填充墙3的嵌入深度不小于凹槽1-1槽宽的1/5和50mm的较大值；竖向隔离缝采用竖向泡沫板封闭；填充墙3本体的顶层砌体采用平铺法砌筑，填充墙3的顶部与装配式梁2的梁底预留水平隔离缝，水平隔离缝的缝宽取层高的1/15和20mm的较大值；水平隔离缝采用横向泡沫板填充；在位于边榀框架处填充墙3的外壁覆盖保温层6，边柱的外侧不设保温层。
如附图3-5所示，装配式柱1具有纵向受力钢筋、箍筋、附加纵筋1-2、附加拉筋1-3；附加纵筋1-2位于凹槽侧壁1-4内，附加纵筋1-2的直径在预设抗震设防烈度为7、8和9度时，分别不小于8mm、10mm和12mm；附加拉筋1-3拉结附加纵筋1-2；附加拉筋1-3的直径不小于6mm，间距不大于箍筋间距的1.5倍和300mm的较小值；凹槽1-1的槽深为竖向隔离缝的宽度和填充墙3的嵌入深度之和；竖向隔离缝的宽度需大于或等于框架结构的地震层间位移限值，填充墙3的嵌入深度不小于凹槽1-1的槽宽的1/5和50mm的较大值。
一种带嵌入式填充墙的装配式框架的施工方法，具体包括以下步骤：
（1）工厂依据设计图纸预制装配式柱1、装配式梁2及楼板；
（2）现场安装装配式柱1和装配式梁2，框架梁柱宜采用梁中对柱中的平面布置方案；
（3）在凹槽1-1的槽底铺设竖向泡沫板，砌筑填充墙3；填充墙3的墙端嵌入到凹槽1-1内，墙端与竖向泡沫板的外侧面齐平；填充墙3内的水平拉筋7采用化学植筋法锚固到装配式柱1内；填充墙3的顶层砌体采用平铺法砌筑，填充墙3的顶部与装配式梁2的梁底预留水平隔离缝，水平隔离缝采用横向泡沫板填充；填充墙3砌筑完成后，采用水泥净浆对填充墙3与凹槽1-1的槽口交接处勾缝密封；对填充墙3的墙面抹灰；
（4）安装保温层6，在位于边榀框架处填充墙3的外壁覆盖保温层6，装配式柱1的外侧不设保温层。
其中，装配式柱1采用组合模具8的卧式预制法预制，组合模具8包括凹槽模8-1和外模板8-2；凹槽模8-1位于外模板8-2的内侧，凹槽模8-1的尺寸与凹槽1-1的尺寸相同；凹槽1-1的中线与其所在柱面的宽度方向的中线对齐；装配式柱1的柱边无填充墙3时，不设凹槽模8-1。
具体地，装配式柱的预制包括以下步骤包括以下步骤：
（1）绑扎装配式柱1的配筋，包括纵向受力钢筋、箍筋、附加纵筋1-2、附加拉筋1-3；
（2）将凹槽模8-1固定于外模板8-2的内侧组成柱面模板，三块柱面模板及两端面模板围合成顶部敞口的组合模具8；
（3）浇筑混凝土；将顶部凹槽模8-1嵌入到组合模具8的顶部敞口处并固定，支撑杆8-3搁置在两侧的外模板8-2上，作为组合模具8的顶模，振捣混凝土，找平上部柱面的混凝土；养护混凝土；
（4）混凝土凝固后拆除装配式柱1的模板。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
