裝配整體式剪力墻結構設計方法概述

章衛東 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230032）

黨的十八大確立了建筑行業“走新型工業化道路”的方針，國務院以及30多個省市都相繼對出臺了針對裝配式建筑的指導意見并提出明確要求。裝配式建筑的結構設計，不同于現澆結構的設計，須經過實際項目的設計、積累，同時需熟悉預制構件的生產工藝、運輸條件、施工工法；否則僅靠設計人員呆板的執行標準、規范、圖集，會導致設計與生產、運輸、施工脫節，造成生產、施工成本增加過大，工期加長的不利局面，更嚴重的則會影響結構安全。

本文以裝配式建筑中大量使用的裝配整體式混凝土剪力墻結構工程為例，詳細闡述結構設計過程中關鍵點的控制及注意事項。

1 結構方案

1.1 豎向布置

裝配整體式剪力墻結構體系的結構布置與常規現澆結構有很大的不同，在滿足結構計算的各種參數的前提下，還須考慮與建筑、設備專業的協調，滿足預制構件的生產、運輸、安裝要求，降低后澆節點的施工難度等諸多因素。

剪力墻的布置除正常的平面布置要求外，必須考慮預制構件的模數化、標準化的要求，在剪力墻長肢方向，盡可能保持一致。為方便預制構件的布置及后澆節點施工，轉角位置宜布置L形剪力墻避免布置端柱，其他位置宜布置T形剪力墻，翼墻凈長度不宜小于400，外墻翼墻宜延伸至門窗洞口邊；外墻均需考慮布置剪力墻或帶減重塊的預制混凝土墻板（簡稱減重塊墻，作為荷載考慮，不參與結構計算）。端開間縱向剪力墻及樓梯間位置，預制構件一般較重，應充分考慮預制構件重量對吊裝的影響。

有些項目為滿足裝配率的要求，部分內隔墻采用預制非承重混凝土墻板，即梁下掛墻板（減重塊墻）整體預制，因減重塊墻與主體結構的連接接近剛性連接，對整體結構剛度有影響。建議減重塊墻的面積占結構剪力墻面積的比例控制在10%～20%之間，必要時底部現澆部位局部剪力墻加長或增加，保證結構的側向剛度沿豎向不突變，避免側向剛度出現上大下小的情況。

1.2 平面布置

樓面板采用疊合樓板，在梁系布置時應盡量減少次梁、避免交叉梁。疊合板厚度一般在130～150 mm之間，基本滿足結構安全、生產、施工要求。樓面板跨度較大時（5m以上）可采用預制預應力空心板。廚房、衛生間一般板跨較小，考慮管道洞口較多、預制構件的經濟性及防水要求宜采用現澆。公共區域考慮樓電梯間洞口、管道較多等要求，宜采用現澆并做相應加強。

預制陽臺在懸挑尺寸較小時（懸挑長度在1400mm以內）同時考慮樓板負筋的預留，宜采用疊合板式陽臺，方便構件的生產、運輸及現場施工。預制空調板宜采用全預制形式，樓梯段采用全預制。

2 結構計算

當前，PKPM、YJK等結構計算軟件均針對裝配式建筑的要求，增設專項設計模塊。在等同現澆的的基本設計概念下，按規范要求對地震設計工況下現澆抗側力構件的彎矩和剪力進行適當放大，樓面梁的剛度放大系數可手動輸入調低一點。荷載須按預制構件的實際布置輸入，特別是減重塊墻的荷載應結合預制構件的布置準確輸入?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規程》（JGJ3-2010）中規定當非承重墻為砌體時，剪力墻結構的自振周期折減系數為0.8～1.0，考慮減重塊墻對整體結構的剛度影響，取值適當減小。

減重塊墻對結構整體剛度是有影響的，可采用將減重塊墻折算成100～120mm厚剪力墻布置的結構模型與常規結構模型進行計算比較，配筋包絡設計，減重塊墻的面積占結構剪力墻面積的比例控制在10%～15%之間時，對結構整體參數影響不明顯，但對梁計算配筋有少量影響。

3 預制構件的布置及后澆節點設計

對預制構件的布置是裝配式建筑標準化設計的重要環節，結構布置時需預先考慮預制構件的布置，滿足結構安全及裝配率的要求。預制構件的布置對建筑功能、建筑平立面、主體結構受力狀況、預制構件的生產運輸安裝、工程造價等都會產生重大影響。

預制構件一般有預制疊合樓板、預制陽臺、預制空調板、預制樓梯、預制外墻、預制內墻，應根據裝配率的要求，合理選擇預制構件的類型。應根據模數化原則優化各預制構件的尺寸和位置，盡量減少預制構件的種類，確保構件滿足結構安全、生產、運輸、安裝的基本要求。預制構件重量一般可控制在55kN以內，應具體根據現場塔吊型號決定，預制構件布置時須根據施工單位提供的塔吊型號控制預制構件的重量，確保構件重量加上吊具重量在塔吊起吊范圍內。

樓面板大多采用單向預制，通過整體式拼縫連接形成雙向板受力模式。考慮運輸的最大寬度限制，預制疊合板的寬度不宜超過2400mm，同時預制疊合板構件的寬度考慮經濟性不宜小于1200mm。應盡量避免分隔墻設置在疊合板拼縫處。

不帶預制墻的梁建議考慮現澆，方便施工。如需預制，交叉梁采用主向現澆次向預制的方案。

預制剪力墻的布置宜采用構造邊緣構件現澆、剪力墻身預制的方案，后澆節點尺寸應滿足基本現場施工操作要求，盡量避免接縫對結構整體性產生不良影響。帶門窗的構件邊框最小尺寸控制在200mm，電梯井及樓梯間剪力墻宜采用現澆。

連接節點的形式、計算等要求按《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ1-2014）《裝配式混凝土建筑技術標準》（GB/T 51231-2016）及裝配式建筑國家標準圖集相關規定執行。設計時根據項目的具體情況及規范的要求對連接節點做一些調整和加強。特別要注意的是，考慮到生產、安裝的便捷，當預制剪力墻構件的水平出筋采用開口筋時，設計時應根據具體節點類型，調整后澆節點尺寸，按圖集要求設置附加連接鋼筋。

4 總結

裝配整體式剪力墻結構設計不同于現澆結構的設計，設計人員應熟悉預制構件的工廠生產工藝、構件的運輸條件、現場施工工法等相關知識，設計時充分考慮多種因素，根據項目具體情況，合理的布置結構體系，通過連接節點的設計、合理的構造措施，提高結構的整體性，實現裝配整體式結構與現澆混凝土結構基本等同的要求。在滿足結構安全的前提下，合理減少預制構件種類，預制構件模數化、標準化，確保預制構件生產簡單、運輸方便、施工便捷，通過合理的結構設計降低工程造價。