預制夾心保溫剪力墻體系在某公寓房中應用

湯羅生 張 斌 蘭 俊

(武漢天華華中建筑設計有限公司，湖北 武漢 430000)

1 概述

建筑工業化[1]是以構配件預制化生產、裝配式施工為主要生產方式，以房屋建造的全過程中采用標準化設計、工業化生產、裝配化施工為特征，實現建筑產品節能、環保的新型生產方式的轉變。近年來裝配式混凝土剪力墻結構住宅在國內發展迅速，主要有部分或全預制剪力墻承重、疊合式剪力墻、預制剪力墻外模等體系；預制夾心外墻體型由內葉墻板、夾心保溫層、外葉墻板三部分組成，內葉墻板和外葉墻板之間通過拉結件聯系，豎向受力鋼筋采用套筒灌漿等連接技術，可實現外裝修、保溫、承載一體化；預制線盒、線管、鋼筋綁扎等復雜工序都在工廠內完成，現場只需拼裝，連接即可，可以大幅縮短工期[2]；由于預制墻板中已預留孔洞或預埋件，施工時可用于固定臨時防護，實現無外架施工，減少了現場材料和設備的消耗，減輕揚塵、噪聲危害；目前該體系在裝配式住宅應用較為廣泛。

2 工程概況

合肥智慧產業園2號，3號樓宿舍項目位于合肥市文忠路與學府路交口東北側，宿舍樓總面積42 000 m2,地上15層，層高均為3.1 m，建筑總高度48 m，標準層布置見圖1；設計使用年限為50年，抗震設防烈度7度(0.10g),場地類別為Ⅱ類,抗震等級為三級，基本風壓0.30 kN/m2；底部加強區(3層及以上)采用預制夾心外葉墻裝配剪力墻結構體系，主要預制構件包括預制樓梯、預制外墻(含圍護墻)、預制陽臺、空調板、預制疊合板底板、預制混凝土內墻。結構外墻及剪力墻采用預制夾心外葉預制墻板，內墻部分采用預制剪力墻，通過豎縫節點區后澆混凝土(如圖2所示)和水平縫節點區(如圖3所示)后澆混凝土帶實現結構的整體連接。

2.1 一般規定

夾心保溫預制剪力墻結構需從結構布置、結構規則性、可靠連接等各方面保證結構具有足夠的承載能力、延性和剛度；具有在偶然荷載作用發生時的抗連續倒塌能力，不允許采用摩擦連接傳遞重力荷載，應采用構件連接傳遞重力荷載；應具有適宜的多余約束性、整體連續性、穩固性和延性。

2.2 構件拆分原則

預制構件拆分和結構布置是一個相輔相成的過程，合理的結構布置拆分構件少、構件簡單、重復率高、吊裝方便；合理的拆分保證構件分布較為均勻，構件連接合理，保證結構安全性和可靠性。結構拆分主要考慮以下幾個因素：

1)成本因素：輕質混凝土整體內墻<預制樓梯<預制陽臺、空調板<預制鋼筋桁架板<預制梁<預制剪力墻<預制夾心外墻；2)預制裝配式住宅設計采用建筑標準化、模數化、系列化設計方法；保證結構重復性高、結構構件簡單；3)控制構件截面尺寸、重量，便于運輸安裝，提高運輸及吊裝效率；4)滿足規定預制率，盡量減少預制構件種類。

2.2.1剪力墻墻板拆分

圖4為本項目標準層墻體拆分示意圖，主要墻體有預制夾心外墻板、預制內墻。

剪力墻盡量選用常規的L型、T型等簡單的形式，預制墻體盡量保持一字型；結合本項目預制剪力墻拆分過程，介紹剪力墻拆分中注意事項：

1)預制構件種類盡量少；例如圖中YWQ2L，YWQ8L長度僅僅相差50 mm，為減少構件種類，可通過增加邊緣構件長度或是調整結構剪力墻長度；

2)預制構件優先為重復關系而非鏡像關系；例如集成門窗外墻YWQ5L和YWQ5R，原方案僅僅窗戶開啟方向不一致，通過調整歸并構件種類；

3)構件重量控制在合理范圍內；一般施工單位會根據單體大小及項目規模選擇塔吊型號。一般而言，單體體量較大時，塔吊型號可選擇8 t；體量較小時，塔吊型號選擇6 t；考慮施工半徑影響以及吊具質量0.5 t～1 t，構件總量控制在3 t～4 t為宜，如果墻體質量大于5 t，宜與施工單位協調；當構件重量大于6 t時，可中間設置現澆段將墻體拆為兩段或通過調整結構布置減小預制墻體長度；

4)預制墻體高度一致，對于一般住宅，屋面板也要求和其他層同樣降板，保證墻板高度一致；

5)對于門窗洞口預留預制段長度，考慮預制構件吊裝、拆模等因素，一般對于重量較小構件(小于2 t)可選擇不小于200 mm；對于較重構件，應通過計算確定。

2.2.2疊合板拆分

預制板厚度考慮脫模、吊裝、運輸、施工等因素，一般不小于60 mm;后澆層厚度的規定考慮樓板整體性要求及管線預埋、面筋鋪設、施工誤差等因素，考慮單層管線，現澆層60 mm滿足要求；考慮雙層管線，現澆厚度盡量滿足80 mm要求。

本工程板厚取值140 mm，具體拆分見圖5。

結合本項目預制板拆分過程，介紹預制板拆分中注意事項：

1)控制預制板尺寸。考慮到預制板運輸、現場擺放及吊裝要求，板尺寸不宜過大，一般板寬控制在3 m以內，長度也不宜超過5 m，需要現場提供數據；一般住宅，開間較小，預制板尺寸可選擇b/2或b/3；

2)預制板盡量規則。當預制板不規則時，可通過劃分成幾種規則板類型組合；或通過部分現澆部分預制解決。

3)減少板預制類型。機電預留洞口盡量布置在現澆墻板上；墻板寬度少許不一致時，可通過調整現澆寬度解決。

4)預制板避免鋼筋碰撞。對于端開間的兩跨預制板，可通過調節板端部鋼筋起始位置避免碰撞。

2.3 預制范圍

預制范圍選擇除了滿足規定的預制率，還需要根據實際預制率需求選擇盡量規則且少的構件進行預制。

對于一般剪力墻住宅結構，各構件預制率貢獻排序如下：

1)預制外墻(包括預制剪力墻和預制外圍護墻)>預制內墻(剪力墻)>預制內墻>預制疊合板>預制陽臺、空調板>疊合梁>樓梯；

2)預制構件重復率排序：預制樓梯≥預制陽臺、空調板>預制內墻>預制外墻>預制疊合板>預制梁；

3)從成本因素考慮：輕質混凝土整體內墻>預制樓梯>預制陽臺、空調板>預制鋼筋桁架板>預制梁>預制剪力墻<預制夾心外墻。

綜合考慮上述因素，結合實際預制率需求，考慮一般裝配式結構要求無外架，因此預制外墻、預制陽臺、預制空調板需優先預制，本文對預制范圍給出以下建議，見表1。

表1 預制率對應預制構件范圍表

3 結語

本文對夾心保溫外墻板預制裝配整體式剪力墻結構體系設計進行了較為詳細介紹，探討了構件拆分依據及原則；本工程對此類裝配式結構有一定的工程參考意義，對推進信息化技術在建筑工業化具有良好的示范效應。