國內常用裝配式混凝土剪力墻住宅技術體系及設計要點研究

文/廣東博意建筑設計院有限公司 盧 松

0 引言

長期以來，我國混凝土建筑市場主要以現場手工作業的傳統生產方式為主，工業化程度低，生產管理粗放，材料損耗大，質量不穩定，生產能耗高。隨著我國經濟水平的不斷提高，社會環保意識增強，節能減排已成為我國能源發展的基本國策。建筑行業作為能源消耗大戶更需進行工業化改造，發展裝配式建筑可謂是建筑業節能減排的重要途徑。

裝配式混凝土建筑是指以工廠化生產的預制構件為主，施工現場通過裝配連接而成的混凝土結構建筑，將現場復雜的現澆交叉作業放到機械化工廠進行集約式生產，可實現多專業集成及一體化生產，具有提高建筑質量及效率、減少人工成本及能耗等優勢，近年來得到國家的大力支持。

1 國內常用裝配式剪力墻住宅技術體系分類

我國幅員遼闊，自然、人文與地理條件差異明顯，不同的氣候條件、抗震設防要求、建筑特點及政策導向使各地在發展裝配式建筑過程中形成適用于當地的技術體系。本文所指裝配式剪力墻住宅技術體系是根據不同裝配式剪力墻結構所采用的主要預制構件種類及連接構造方式進行劃分，國內目前常用裝配式剪力墻技術體系主要分為5類，分別為現澆豎向構件-預制水平構件體系、預制夾心保溫剪力墻體系、預制非夾心保溫剪力墻體系、內澆外掛剪力墻體系及雙面疊合剪力墻體系。不同體系的技術特點、常用構件種類、優缺點及適用范圍如表1所示。

2 各技術體系設計要點

2.1 現澆豎向構件-預制水平構件體系

現澆豎向構件-預制水平構件體系是指結構豎向構件采用現澆混凝土，僅水平構件采用預制混凝土結構體系。該體系抗側力結構仍采用現澆，從受力角度分析，仍屬于現澆混凝土結構，因此其適用范圍最廣，可用于各類混凝土、鋼結構建筑。該體系主要采用預制疊合樓板、陽臺、空調板、樓梯等構件，各類型構件關鍵設計要點如下。

1）疊合樓板 常采用普通鋼筋桁架疊合樓板，由下部預制混凝土底板和上部現澆混凝土疊合層組成。樓板總厚度為130～160mm，其中預制底板和現澆疊合層厚度不小于60mm。當現澆疊合層中需敷設強弱電線管時，其厚度不小于70～80mm。疊合板預制底板最大寬度受生產、運輸、吊裝控制，根據運輸限寬控制為2.5m；其最大跨度主要受脫模、起吊、運輸、安裝等短暫工況控制，不宜超過6m。

2）預制陽臺板、空調板 在住宅產品中，陽臺板和空調板均為懸挑構件，陽臺板外挑長度為1.2～1.5m，空調板外挑長度為0.6～0.8m。其中，陽臺板可采取疊合與全預制2種形式，板厚取130～160mm。當采用板式受力預制陽臺時，為增強陽臺板與現澆主體的整體性，宜采用疊合陽臺板；當采用梁式受力預制陽臺時，為減少現場濕作業，可采取全預制陽臺，但陽臺板根部宜預留部分疊合范圍，以避免板端貫通接縫后期開裂影響防水效果（見圖1）?？照{板因其無管線預埋且尺寸較小，一般采用全預制板，板厚可取80～100mm，上鐵鋼筋錨入相連現澆結構。

3）預制樓梯 在住宅項目中，樓梯是標準化程度較高的構件，適合采用預制。其安裝便捷，可實現清水飾面效果，免除二次裝修，在裝配整體式剪力墻結構中應用廣泛。為增強樓梯間四周墻體的側向約束，休息平臺板一般采用現澆，預制梯段與梯段挑耳采用銷鍵連接。其中，梯段上端采用固定鉸、梯段下端采用滑動鉸連接，應保證滑動位移量不小于主體結構大震下的層間位移，即滑動支座與主體結構間的預留變形量不小于梯段高度的1/50，連接節點如圖2所示。

2.2 預制夾心保溫剪力墻體系

預制夾心保溫剪力墻體系是指外墻采用預制夾心保溫剪力墻的結構體系。預制夾心保溫剪力墻板由內葉墻、外葉墻和夾心保溫層3部分組成，3層材料之間由保溫拉結件連接為整體。夾心外墻板可同時滿足結構、保溫、裝飾、防水、防火、現澆節點外模板等作用，集成度高，大幅減少現場工序，且保溫層得到外葉板保護，耐久性大大增加，適用于我國東北、華北等嚴寒和寒冷地區。根據該體系特點，在設計環節需注意以下事項。

表1 國內常用裝配式剪力墻住宅技術體系特點及適用范圍

1）預制夾心保溫墻板宜沿外墻布置連續閉合，避免中斷，否則將帶來外模板工藝、保溫裝飾等因做法轉換、新舊工藝結合部位較難處理等問題。

2）墻板拆分應注重標準化、模數化以減少板型，兼顧現澆節點和預制墻板標準化。

3）因外葉板較薄且為非受力構件，夾心保溫墻板體系對復雜立面造型限制較大，需結合立面要求合理設計瓷磚反打、石材反打、硅膠膜外葉墻或清水飾面效果。

2.3 預制非夾心保溫剪力墻體系

預制非夾心保溫剪力墻體系是指外墻采用非夾心保溫剪力墻的結構體系。該墻板只預制單層混凝土墻體，相較于夾心保溫墻板減少了外葉板和保溫層，無法實現結構、保溫及裝飾一體化，主要適用于我國華中、華南等夏熱冬冷、夏熱冬暖地區。根據該體系特點，設計環節需注意以下事項。

1）可通過單層墻板端部外挑，充當水平后澆帶外模板（見圖3），取消施工中后澆帶的支模工序。

2）單層墻板 因外側無夾心保溫和外葉板，灌漿縫外側封漿難度較大，當采用膠條封倉時，對墻板有效截面削弱較大，且暴露于外立面上，不宜采用；當采用座漿料封倉時，需采取可靠施工工藝，防止產生裂縫導致漏漿污染外墻，也可采用外側附加外模板進行封堵。

2.4 內澆外掛剪力墻體系

內澆外掛剪力墻體系是指主體結構采用現澆，僅全部或部分非承重圍護墻采用預制并作為內側現澆結構外模板的結構體系。其外掛墻板考慮風荷載及地震作用，不參與主體結構受力，但滿足適應主體結構層間位移角變形的能力。外掛墻板加工及施工相對簡單，成本較低，在我國香港、深圳及部分華中地區有一定應用。

1）連接方式 外掛墻板與主體結構的連接方式可分為線支撐和點支撐2種，在剪力墻結構中常采用線支撐連接方式，即外掛墻板在頂部與內側現澆梁進行線連接，墻板兩側與主體結構不連接或弱連接，底部與主體結構采用限位鋼筋或限位連接件固定的連接方式。該種連接方式下，外掛墻板上下層之間通過后澆混凝土連接，層間防水、防火、隔聲性能較好，但因其與主體結構通過線連接的方式形成整體，對主體結構剛度造成影響，適應主體結構變形的能力較差，需考慮其整體計算與節點構造。

2）連接節點 某項目采用預制外掛凸窗水平連接節點構造做法，即采用上述線支撐連接方式，其墻板兩側及下側僅伸出構造連接鋼筋，并采用XPS隔板將外掛墻板與主體結構分離，有利于釋放主體結構位移（見圖4）。

圖1 全預制陽臺板根部預留部分疊合范圍

圖2 預制樓梯支座連接節點構造

圖3 單層墻板端部局部外挑

2.5 雙面疊合剪力墻體系

雙面疊合剪力墻體系指采用工廠預制的內外兩葉墻板，二者通過桁架鋼筋連接，中間預留空腔，并在現場經過二次澆筑混凝土疊合形成整體剪力墻結構體系。該墻板通過全自動流水線生產，自動化程度高，具有生產效率及加工精度高、整體性好、防水性能優越等特點。根據該體系特點，在設計環節需注意以下事項。

1）疊合剪力墻結構墻體間接縫數量多且構造復雜，相關試驗研究和工程實踐有限，其最大適用高度較現澆剪力墻控制更嚴格，不同抗震設防烈度下最大適用高度較現澆剪力墻降低20～60m。

2）GB/T 51231-2016《裝配式混凝土建筑技術標準》規定，雙面疊合剪力墻的邊緣構件核心連接區域宜全部采用現澆，暗柱既可采用疊合暗柱，也可采用全后澆暗柱。根據工程實際需要和雙面疊合墻板內外葉可制作不同長度的特點，DG/TJ 08-2266—2018《裝配整體式疊合剪力墻結構技術規程》給出邊緣構件局部預制、局部現澆的做法，可免除外部或內部腳手架搭設（見圖5）。

3 結語

不同氣候條件、抗震設防要求、建筑特點及政策導向促使各地出現多樣化的裝配式技術體系。由于不同技術體系采用的預制構件種類及連接方式不同，其在裝配式建筑平面布局、立面風格、構件拆分及細部防水、防火節點設計方面的要求差異較大，設計人員在設計環節需了解不同技術體系的技術特點和適用范圍，掌握其設計要點，根據其特點進行技術策劃和方案設計，以實現較好的經濟目標。

圖4 某項目預制外掛凸窗水平連接節點構造做法

圖5 雙面疊合剪力墻邊緣構件部分現澆部分預制