崔瑞乾

（中國鐵建房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司 北京 100039）

1 引言

裝配式建筑的發(fā)展是建筑行業(yè)的重大變革。裝配式建筑將大量構(gòu)件提前在工廠預(yù)制生產(chǎn)，在現(xiàn)場通過可靠連接方式裝配成為整體，具有現(xiàn)場作業(yè)量少、可有效縮短工期、環(huán)境污染小、人工成本低、施工質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)，符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑[1－2]。近年來我國出臺(tái)了一系列政策推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展，目前國內(nèi)裝配式住宅主要采用裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，預(yù)制剪力墻豎向鋼筋主要采用鋼筋套筒灌漿連接。對(duì)于設(shè)計(jì)與施工人員來說，裝配式建筑設(shè)計(jì)與建造經(jīng)驗(yàn)均屬于探索階段[3]，對(duì)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的控制還不成熟。結(jié)合我國現(xiàn)階段裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)狀，對(duì)其建造全過程管控要點(diǎn)進(jìn)行梳理與研究，為其以后建造規(guī)范化以及質(zhì)量保證具有重要意義。

2 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施全過程管控要點(diǎn)

在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑實(shí)施全過程中，包含五個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：技術(shù)策劃、設(shè)計(jì)、加工、施工、驗(yàn)收。

（1）技術(shù)策劃階段

需充分考慮項(xiàng)目定位、建設(shè)規(guī)模、裝配化目標(biāo)、成本限額以及各種外部條件影響因素，制定合理的概念方案，提高預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，共同確定裝配式建筑實(shí)施方案，為后續(xù)階段提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

（2）設(shè)計(jì)階段

可細(xì)分為方案設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段和構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段。方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)技術(shù)策劃實(shí)施方案，做好平面、立面及剖面設(shè)計(jì)，為擴(kuò)初階段設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。其管控要點(diǎn)包括：規(guī)劃方案需選取適宜的樓棟采用產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，在總平面規(guī)劃時(shí)考慮構(gòu)件進(jìn)場的路線及堆放區(qū)域；建筑單體方案要使戶型設(shè)計(jì)、立面效果滿足產(chǎn)品定位；兼顧完善產(chǎn)品功能的同時(shí)考慮產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的運(yùn)用；基本單元或基本戶型滿足模數(shù)協(xié)調(diào)等。初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)與各專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)一步落實(shí)和細(xì)化所采用的技術(shù)方案的可能性和實(shí)施性。其管控要點(diǎn)包括：控制各項(xiàng)建筑指標(biāo)；選擇合理的裝配式結(jié)構(gòu)體系，開始引入精裝設(shè)計(jì)；考慮建筑部品、設(shè)備管線尺寸與戶型、預(yù)制構(gòu)件之間的尺寸關(guān)系；設(shè)備管線鋪設(shè)方式、管線走向的方案比選；供水方案與系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比選；樓、電梯核心筒位置的合理布置等。施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)按照制定的技術(shù)措施進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，形成完整可實(shí)施的施工圖設(shè)計(jì)文件，滿足施工圖審查要求。其管控要點(diǎn)包括：產(chǎn)業(yè)化內(nèi)容在施工圖紙中的表達(dá)，各專業(yè)交叉內(nèi)容的避讓與協(xié)調(diào)；確定總包施工或安裝方式、構(gòu)件廠的加工工藝以及相關(guān)內(nèi)容在圖紙中的體現(xiàn)等。構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段應(yīng)按照工廠生產(chǎn)需求進(jìn)行構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，形成完整可實(shí)施的深化設(shè)計(jì)圖文件，應(yīng)滿足預(yù)制構(gòu)件制作、工程量統(tǒng)計(jì)和施工安裝需求。其管控要點(diǎn)包括：審查合格的施工圖作為構(gòu)件深化設(shè)計(jì)條件圖，各專業(yè)管線預(yù)留預(yù)埋條件、精裝修預(yù)留預(yù)埋條件、幕墻預(yù)留條件，模板體系、測量放線孔、外防護(hù)架、塔吊附著等其他施工措施的預(yù)留條件，并要求以深化設(shè)計(jì)或施工總包牽頭組織預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)圖紙繪制，深化設(shè)計(jì)各階段建設(shè)方適時(shí)組織專項(xiàng)評(píng)審工作，及早發(fā)現(xiàn)施工難度大、影響施工工期及無法施工的部位等。

（3）加工階段

宜選用與項(xiàng)目距離在120 km經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸范圍內(nèi)的預(yù)制構(gòu)件廠，且應(yīng)具有完整的組織架構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制體系以及完善與可靠的加工場地、加工設(shè)備，產(chǎn)能產(chǎn)量應(yīng)滿足項(xiàng)目需求。在構(gòu)件生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)材料及相關(guān)資料需符合國家規(guī)范或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)場應(yīng)進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)，并做好相關(guān)檢驗(yàn)記錄以備查驗(yàn)；應(yīng)對(duì)產(chǎn)品每道生產(chǎn)工序工藝進(jìn)行檢驗(yàn)，并做好相關(guān)記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和整改不符合要求的生產(chǎn)工序，檢查相關(guān)質(zhì)量記錄、檔案、資料以及報(bào)表。構(gòu)件運(yùn)輸前需確定現(xiàn)場的吊裝計(jì)劃，制定構(gòu)件運(yùn)輸方案，并嚴(yán)格按照運(yùn)輸方案管理運(yùn)輸過程，同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)把控運(yùn)輸路線、運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸進(jìn)度計(jì)劃、構(gòu)件進(jìn)場檢驗(yàn)、構(gòu)件堆放要求等要點(diǎn)。

（4）施工階段

項(xiàng)目實(shí)施過程中，施工總包單位宜在設(shè)計(jì)策劃階段提前介入。當(dāng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段無法確定施工總包單位時(shí)，在裝配式項(xiàng)目施工開始前應(yīng)針對(duì)性編制切實(shí)可行的施工組織方案。施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格把控構(gòu)件進(jìn)場檢驗(yàn)、驗(yàn)收、存放和吊裝施工；控制各施工作業(yè)工序銜接和合理的施工組織設(shè)計(jì)方案以減少現(xiàn)場施工工期，降低工程造價(jià)；重視現(xiàn)場安全管理，預(yù)制構(gòu)件堆場區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)封閉圍擋和安全警示標(biāo)志，非操作人員不準(zhǔn)進(jìn)入吊裝區(qū)。另外，裝配式項(xiàng)目施工人員必須是專業(yè)的產(chǎn)業(yè)化工人，必須掌握操作要領(lǐng)，經(jīng)培訓(xùn)考核通過后持證上崗，所有培訓(xùn)上崗人員名單在施工總包單位備案。

（5）驗(yàn)收階段

裝配式項(xiàng)目驗(yàn)收可作為主體結(jié)構(gòu)分部的子分部工程，其后澆混凝土部分按混凝土結(jié)構(gòu)子分部工程要求驗(yàn)收。

3 結(jié)構(gòu)安全管控關(guān)鍵點(diǎn)分析

結(jié)構(gòu)安全是裝配式結(jié)構(gòu)質(zhì)量管控的重中之重，實(shí)際工程中可從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及重點(diǎn)連接部位等角度采用多種措施保證裝配式混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)安全。

3．1 不同結(jié)構(gòu)高度實(shí)施差異化預(yù)制率

從結(jié)構(gòu)抗震角度來看，相同抗震設(shè)防烈度下，結(jié)構(gòu)高度越高，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求越高。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)高度的建筑實(shí)施差異化預(yù)制率，可有效控制結(jié)構(gòu)高度較高建筑的預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用比例。以北京地區(qū)為例，建筑高度在60 m（含）以下時(shí)，其單體建筑預(yù)制率應(yīng)不低于40%；建筑高度在60 m以上時(shí)，其單體建筑預(yù)制率應(yīng)不低于20%。圖1為北京某典型項(xiàng)目預(yù)制剪力墻布置。可以看出，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用疊合樓板，高度大于60 m、20%預(yù)制率要求下，預(yù)制剪力墻應(yīng)用較少且多為內(nèi)墻，剪力墻邊緣構(gòu)件基本現(xiàn)澆。對(duì)不同建筑高度差異化預(yù)制率要求，限制了抗震設(shè)防要求較高的高度大于60 m建筑豎向構(gòu)件采用預(yù)制構(gòu)件的比例，可保證結(jié)構(gòu)安全。對(duì)于高度小于60 m的建筑，其抗震設(shè)防要求相對(duì)較低，適當(dāng)擴(kuò)大預(yù)制剪力墻應(yīng)用范圍對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能影響不明顯。

圖1 不同預(yù)制率下預(yù)制剪力墻應(yīng)用范圍

3．2 限制預(yù)制豎向構(gòu)件應(yīng)用部位

震害調(diào)查結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的剪力墻結(jié)構(gòu)基本可形成“強(qiáng)墻肢弱連梁”的預(yù)期破壞模式，形成良好的連梁破壞耗能機(jī)制，墻肢損傷主要集中在底部加強(qiáng)區(qū)和邊緣構(gòu)件位置[4]。目前裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)一般采用現(xiàn)澆剪力墻，底部加強(qiáng)區(qū)以上標(biāo)準(zhǔn)層采用預(yù)制剪力墻。圖2為某裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的損傷分布。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為8度，地上18層，結(jié)構(gòu)高度52.2 m，結(jié)構(gòu)高寬比為4.3。罕遇地震作用下的彈塑性分析表明，結(jié)構(gòu)損傷主要集中在連梁部位，底部加強(qiáng)區(qū)部分墻肢出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損傷。在底部加強(qiáng)區(qū)采用現(xiàn)澆剪力墻可避免在結(jié)構(gòu)潛在損傷位置應(yīng)用預(yù)制剪力墻，可保證結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的抗震性能。

圖2 某裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)罕遇地震下?lián)p傷分布

另外，受預(yù)制墻拆分及連接構(gòu)造要求制約，底部加強(qiáng)區(qū)以上部位邊緣構(gòu)件多數(shù)為現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件，預(yù)制邊緣構(gòu)件多用于少量南北立面，避免在底部加強(qiáng)區(qū)及邊緣構(gòu)件等受力較為不利的位置采用預(yù)制墻，可保證裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3．3 提高鋼筋連接接頭性能指標(biāo)要求

目前，我國裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制墻豎向鋼筋多采用套筒灌漿連接。如圖3所示，實(shí)際結(jié)構(gòu)在大震作用下，套筒灌漿接頭連接的豎向鋼筋大部分難以達(dá)到鋼筋強(qiáng)化段，鋼筋工作應(yīng)力多處于彈性段或屈服平臺(tái)段。以常用HRB400鋼筋為例，鋼筋工作應(yīng)力多低于450 MPa，明顯低于套筒灌漿接頭強(qiáng)度要求 1.15fstk（621 MPa）[5－6]，安全系數(shù)大于1.38，合格的套筒灌漿接頭可保證在大震作用下結(jié)構(gòu)中絕大部分鋼筋不損壞于接頭位置。

3．4 采用套筒灌漿接頭現(xiàn)場灌漿質(zhì)量控制措施

鋼筋套筒灌漿連接是目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)常用的鋼筋連接方式，灌漿質(zhì)量是保證套筒灌漿接頭受力性能的關(guān)鍵，直接影響裝配式結(jié)構(gòu)的抗震性能。為保證灌漿密實(shí)度，研究人員提出如圖4所示的出漿口增設(shè)套筒灌漿檢測器的灌漿質(zhì)量改善措施，工藝試驗(yàn)及工程實(shí)踐表明，該技術(shù)可確保套筒自身的飽滿度，生產(chǎn)及安裝成本低。

3．5 技術(shù)改進(jìn)

針對(duì)鋼筋套筒灌漿連接預(yù)制墻采用大直徑大間距配筋技術(shù)[7－8]，如圖5所示。采用少量大直徑豎向鋼筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)剪力墻多根小直徑豎向鋼筋。該技術(shù)可在保證預(yù)制墻抗震性能的基礎(chǔ)上，減少預(yù)制邊緣構(gòu)件豎向鋼筋接頭數(shù)量，便于邊緣構(gòu)件內(nèi)接頭排布，同時(shí)降低對(duì)預(yù)制墻加工、安裝精度的要求，提高工廠預(yù)制、現(xiàn)場安裝效率；鋼筋直徑有所提高，大直徑鋼筋接頭施工質(zhì)量更易于保證，并可減少套筒灌漿檢測器使用數(shù)量；邊緣構(gòu)件豎向鋼筋用量基本不增加，預(yù)制墻總成本低于普通構(gòu)造預(yù)制墻，可有效控制預(yù)制墻增量成本。

圖5 鋼筋套筒灌漿連接預(yù)制墻改進(jìn)構(gòu)造

此外，近年來國內(nèi)研發(fā)出基于鋼筋搭接的各類疊合裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，包括EVE預(yù)制空心板剪力墻[9－11]、雙面疊合剪力墻[12]、縱肋疊合剪力墻等。工程實(shí)踐表明，此類疊合剪力墻結(jié)構(gòu)的鋼筋連接技術(shù)、施工工藝等均與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)類似，現(xiàn)場澆筑后混凝土即可同步實(shí)現(xiàn)預(yù)制剪力墻豎向鋼筋的搭接連接，施工質(zhì)量易于控制。

4 結(jié)束語

本文介紹裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)施全過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及各階段對(duì)應(yīng)的管控要點(diǎn)，并對(duì)結(jié)構(gòu)安全管控關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）從應(yīng)用范圍角度，針對(duì)不同高度建筑，設(shè)定差異化預(yù)制率及裝配式建筑技術(shù)要求，能較好地規(guī)避可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，保證主體結(jié)構(gòu)安全。

（2）技術(shù)體系方面，目前廣泛采用的裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件最大受力部位均采用現(xiàn)澆混凝土，從技術(shù)角度能較好地規(guī)避可能存在的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

（3）接頭性能指標(biāo)方面，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)套筒灌漿連接接頭的性能要求較高，強(qiáng)度要求均高于結(jié)構(gòu)受力實(shí)際需求，具有較好的安全儲(chǔ)備。

（4）施工工藝方面，應(yīng)用套筒灌漿檢測及補(bǔ)償措施可從根源上解決大眾對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的擔(dān)憂。

（5）新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面，近幾年大量研發(fā)和應(yīng)用的疊合混凝土結(jié)構(gòu)，其鋼筋連接技術(shù)、施工工藝等均與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)類似，施工質(zhì)量易于控制，能較好地被大眾所理解和接受。