装配式剪力墙结构高效施工的参数优化研究

装配式剪力墙结构高效施工的参数优化研究

李胜利 袁建国 谭元飞

中国建筑第八工程局有限公司东北分公司物资公司 上海市 200000

摘要：“装配式剪力墙结构”是“装配式混凝土结构”的一种类型,其定义是主要受力构件剪力墙、梁、板部分或全部由预制混凝土构件(预制墙板、叠合梁、叠合板)组成的装配式混凝土结构。本文根据作者多年施工经验，对装配式剪力墙结构高效施工的参数优化谈了一些作者自己的观点和看法，供大家参考和借鉴。

关键词：装配式；剪力墙结构；高效施工；参数；优化

1、装配式剪力墙三种结构

1.1全部或部分预制剪力墙结构

全部或部分预制剪力墙结构通过竖缝节点区后浇混凝土和水平缝节点区后浇混凝土带或圈梁实现结构的整体连接。这种剪力墙结构工业化程度高，预制内外墙均参与抗震计算，但对外墙板的防水、防火、保温的构造要求较高，是目前国内装配式剪力墙结构建筑的主要做法。

1.2装配整体式双面叠合混凝土剪力墙结构

装配整体式双面叠合混凝土剪力墙结构将剪力墙从厚度方向划分为三层，内外两侧预制，通过桁架钢筋连接，中间现浇混凝土，墙板竖向分布钢筋和水平部分钢筋通过附加钢筋实现间接连接。

1.3内浇外挂剪力墙结构

內浇外挂剪力墙结构的剪力墙外墙通过预制的混凝土外墙模板和现浇部分形成，其中预制外墙模板设桁架钢筋与现浇部分连接，剪力墙内墙均为现浇混凝土剪力墙。这种结构体系抗震性能和外墙防水较好，现场施工方便。

2、装配式剪力墙结构体系

2.1高层装配整体式剪力墙结构

该体系中，部分或全部剪力墙采用预制构件，预制剪力墙之间的竖向接缝一般位于结构边缘构件部位，该部位采用现浇方式与预制墙板形成整体，预制墙板的水平钢筋在后浇部位实现可靠连接或锚固;预制剪力墙水平接缝位于楼面标高处，水平接缝处钢筋可采用套筒灌浆连接、浆锚搭接连接或在底部预留后浇区内搭接连接的形式。在每层楼面处设置水平后浇带并配置连续纵向钢筋，在屋面处应设置封闭后浇圈梁。采用叠合楼板及预制楼梯，预制或叠合阳台板。该结构体系主要用于高层住宅，整体受力性能与现浇剪力墙结构相当，按“等同现浇”设计原则进行设计。适用于高层居住建筑。

2.22、多层装配式剪力墙结构

与高层装配整体式剪力墙结构相比，结构计算可采用弹性方法进行结构分析，并可按照结构实际情况建立分析模型，以建立适用于装配特点的计算与分析方法。在构造连接措施方面，边缘构件设置及水平接缝的连接均有所简化，并降低了剪力墙及边缘构件配筋率、配箍率要求，允许采用预制楼盖和干式连接的做法。适用于低、多层居住建筑。

3、装配式剪力墙结构技术指标

高层装配整体式剪力墙结构和多层装配式剪力墙结构的设计应符合国家现行标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1和《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231中的规定。《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231中将装配整体式剪力墙结构的最大适用高度比现浇结构适当降低。装配整体式剪力墙结构的高宽比限值，与现浇结构基本一致。

作为混凝土结构的一种类型，装配式混凝土剪力墙结构在设计和施工中应该符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土结构施工规范》GB50666、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204中各项基本规定;若房屋层数为10层及10层以上或者高度大于28m，还应该参照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3中关于剪力墙结构的一般性规定。

针对装配式混凝土剪力墙结构的特点，结构设计中还应该注意以下基本概念:

3.1加强结构的整体性

装配整体式剪力墙结构是在选用可靠的预制构件受力钢筋连接技术的基础上，采用预制构件与后浇混凝土相结合的方法，通过连接节点的合理构造措施，将预制构件连接成一个整体，保证其具有与现浇混凝土结构基本等同的承载能力和变形能力，达到与现浇混凝土结构等同的设计目标。其整体性主要体现在预制构件之间、预制构件与后浇混凝土之间的连接节点上，包括接缝混凝土粗糙面及键槽的处理、钢筋连接锚固技术、各类附加钢筋、构造钢筋等。

3.2装配式结构的节点和接缝应受力

装配式结构的节点和接缝应受力明确、构造可靠，一般采用经过充分的力学性能试验研究、施工工艺试验和实际工程检验的节点做法。节点和接缝的承载力、延性和耐久性等一般通过对构造、施工工艺等的严格要求来满足，必要时单独对节点和接缝的承载力进行验算。若采用相关标准、图集中均未涉及的新型节点连接构造，应进行必要的技术研究与试验验证。

4、装配式建筑结构的设计要点

可行性、使用性是装配式建筑结构设计的关键点。同时，在设计中首先必须注意在确保建筑物功能性和安全性的前提下，通过专业、标准、精细的设计，充分发挥建筑设计的优越性，注重能源的损耗，为人们提供一个安逸舒适的建筑环境。

将建筑物的结构高度、不规则度及结构复杂度控制在合理范围。建筑设计在进行初步设计过程中必须充分考虑建筑材料、结构体系、结构布置、各参数等，对多种设计方案从可行性、经济性等方面进行充分比较，获得最优设计方案。另一方面，根据国家相关标准，对结构设计进行精确计算，保证在建筑过程中对风险处于可控范围。

5、装配式建筑的结构优化设计分析

5.1设计流程优化

装配式建筑在考虑功能性需求的同时还需要关注结构设计对工厂化生产及装配式施工的影响。装配式建筑的设计需要涵盖整个过程，从构件生产到运输、装配，对建筑物的要求都非常严格。在设计阶段，对构件设计、拆分等方面需要做好优化工作，保证装配式构建在设计、生产、施工过程中的紧密连接，形成完整的工艺流程；在图纸设计方面，以方案的可行性作为前提，细化设计建筑物装配结构的各构件，优化预制构件生产工序，降低现场管理难度和施工难度，降低施工成本。

5.2设计体系优化

设计体系优化主要在于建立标准的设计体系。规范建筑户型模块和交通核模块，充分发挥建筑物经济性和功能性要求，降低楼板和外墙的构件种类，使装配式建筑物施工效率大大提高。建筑户型模块方面，在确保室内空间尺寸的精准、合理的前提下，可对室内结构布置、客厅布置及卧室开间布置做适当调整；交通核模块方面，主要对建筑物使用过程中的人的上下通行和物品上下运输（主要包括楼梯、电梯井、走道）、设备的安装布置（主要包括机电管井）等进行规范性设计，使其与板楼、通廊相互搭配更加规范，满足各种客户对房屋的不同需求。

5.3结构技术体系优化

与现场实际相结合，选择合理的结构技术体系是装配式建筑结构设计优化的关键。所谓结构技术体系是指配整体式的框架结构、叠合剪力墙、装配整体式剪力墙结构等与结构设计有关的技术体系。建筑物的平面部分，在结构技术优化时可采用叠合板、叠合梁形式；建筑物剪力墙采用预制装配式时可采用预制的叠合剪力墙，也可采用双面预制的叠合剪力墙，竖向连接可采用钢套筒连接形式进行。在各构件之间连接时方法较多，连接形式也不固定，具体根据施工需要而定。

5.4预制构件拆分与控制

在不同项目中装配式建筑结构的预制部位和预制形式不同，需结合具体工程项目而定，一般住宅建筑，首先应该考虑其水平构件的预制技术，主要有楼梯、阳台、预制叠合梁以及外墙保温与装饰等一体化设置，减少外墙脚手架的使用，优化承重墙与非承重墙的设置等。

5.5预制构件节点优化设计

装配式建筑的设计重难主要在于节点设计，在抗震性、功能性方面对建筑物起着决定性作用。因此，在建筑构件连接处控制所使用的钢筋、套筒、预埋件等的成本，优化节点处的连接方式，保证建筑物具有良好的抗争性能，同时降低施工成本，提高工作效率，达到稳固连接各部件的目的。

5.6有效利用相关政策

装配式建筑发展处于起步阶段，技术不成熟，因此其发展受到了较大的阻碍，为了鼓励新技术的发展，提高建筑业走向更加绿色环保、低能耗的目的发展道路，政府必须出台一些优惠政策，鼓励企业发展装配式建筑结构，降低装配式建筑结构的建设成本，充分发挥装配式建筑结构的优势。

6、结束语

装配式混凝土剪力墙结构是指全部或部分采用预制墙板构件，通过可靠的连接方式后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的混凝土剪力墙结构。这是近年来在我国应用最多、发展最快的装配式混凝土结构技术。

参考文献：

[1]预制装配式混凝土外墙板的加工制作与施工[J].葛召河,上官玉明,陈加军,梁敖日其楞.青岛理工大学学报.2016(06)

[2]装配式混凝土结构连接技术研究[J].王芸爽.中国建材科技. 2016(05)

[3]钢筋混凝土柱地震破坏方式及性能研究[J].杨元.住宅与房地产.2016(24)