陳劍松，吳澤，趙瑞仙Chen Jiansong,Wu Ze,Zhao Ruixian

（上海水石建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)股份有限公司重慶分公司，重慶 400010）

0 引言

隨著人民生活水平以及城鎮(zhèn)化率的不斷提高，人與環(huán)境和諧共存的問題日益突出，堅(jiān)持綠色生態(tài)理念，促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行。裝配式建筑將工地作業(yè)為主的建造方式變?yōu)楣S制造為主，可以提高質(zhì)量和效率、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、縮短工期[1-2]，是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。

在我國(guó)住宅市場(chǎng)，剪力墻住宅因結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大、墻體構(gòu)件不突出建筑墻面等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，成為最為常見的結(jié)構(gòu)形式，裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)而也成為裝配式建筑發(fā)展的焦點(diǎn)。隨著《重慶市裝配式建筑裝配率計(jì)算細(xì)則（2021版）》的發(fā)布及實(shí)施，過去慣用的、為滿足主體結(jié)構(gòu)得分的預(yù)制疊合板+高精模板技術(shù)路線，在新的計(jì)算細(xì)則中難以奏效，更是無法滿足高裝配率（≥65%）項(xiàng)目的技術(shù)要求；另外，在一些多層的別墅、疊拼等項(xiàng)目中，高精模板攤銷成本過高，也暴露了傳統(tǒng)技術(shù)路線的短板。對(duì)此，有必要考慮適當(dāng)增加預(yù)制承重豎向構(gòu)件的應(yīng)用比例，尤其是在住宅項(xiàng)目預(yù)制剪力墻的應(yīng)用中。本文擬對(duì)目前較為常見的、技術(shù)體系較為成熟的幾種預(yù)制剪力墻從生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行對(duì)比和分析，以供設(shè)計(jì)同行參考。

1 預(yù)制剪力墻的分類及適用范圍

目前，裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中的預(yù)制剪力墻主要有三類：實(shí)心預(yù)制剪力墻、雙面疊合剪力墻及SPCS鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻。

實(shí)心預(yù)制剪力墻（圖1a）是指將傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻墻身部分在工廠進(jìn)行鋼筋加工及混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)成形的預(yù)制部件。

圖1 預(yù)制墻分類

雙面疊合剪力墻 （圖1b）俗稱 “雙皮墻”，是指由格構(gòu)鋼筋拉結(jié)兩側(cè)預(yù)制墻片，然后在空腔內(nèi)現(xiàn)澆混凝土形成整體，共同承擔(dān)外部荷載的預(yù)制部件。

SPCS鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻（圖1c）受力原理與雙面疊合剪力墻相似，但采用了工廠鋼筋網(wǎng)片自動(dòng)化焊接等創(chuàng)新工藝，工業(yè)化程度更高。

上述三類預(yù)制剪力墻雖然生產(chǎn)及施工工藝有所差別，但均采用了等同現(xiàn)澆的概念，適用范圍也基本相同?？偨Y(jié)《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51231—2016）[3]、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1—2014）[4]及《裝配整體式鋼筋焊接網(wǎng)疊合混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 579—2019）[5]相關(guān)規(guī)定，主要有以下幾點(diǎn)需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員予以重視：

（1）當(dāng)設(shè)置地下室時(shí)，宜采用現(xiàn)澆混凝土；

（2）剪力墻結(jié)構(gòu)和部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位宜采用現(xiàn)澆混凝土；

（3）當(dāng)?shù)撞考訌?qiáng)部位的剪力墻采用預(yù)制混凝土?xí)r，應(yīng)采取可靠技術(shù)措施。

從上述規(guī)定不難發(fā)現(xiàn)，底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻作為抵抗罕遇地震作用的關(guān)鍵構(gòu)件，應(yīng)具有比上部剪力墻更好的延性和耗能能力。而目前預(yù)制剪力墻的抗震性能尚無實(shí)際震害經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其抗震性能的研究以構(gòu)件試驗(yàn)為主，整體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究偏少。剪力墻的主要塑性發(fā)展區(qū)域采用現(xiàn)澆混凝土，有利于保證結(jié)構(gòu)整體抗震能力。因此，底部加強(qiáng)部位剪力墻宜采用現(xiàn)澆混凝土[3]。

1.1 預(yù)制剪力墻

預(yù)制剪力墻主要執(zhí)行《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51231—2016）[3]、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1—2014）[4]及 《裝配式混凝土住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DBJ50-193—2014）[6]，參考圖集主要有《裝配式混凝土連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造》（15G310-1/2）[7]、《預(yù) 制 混 凝 土 剪 力 墻 外 墻 板》（15G365-1）[8]、《預(yù)制混凝土剪力墻內(nèi)墻板》（15G365-2）[9]及 《裝配式混凝土建筑抗震墻（200mm）》（DJBT50—108）[10]，其主要技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）結(jié)構(gòu)最大適用高度與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)略有差異，應(yīng)根據(jù)預(yù)制剪力墻底部在規(guī)定水平力作用下承擔(dān)的剪力百分比作適當(dāng)降低，詳見表1；

表1 預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度（6、7度地區(qū)）（m）

（2）結(jié)構(gòu)高寬比限值與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)一致，詳見表2；

表2 預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比限值（6、7度地區(qū)）

（3）結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)不同，詳見表3；

表3 預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)（6、7度地區(qū)）

（4）節(jié)點(diǎn)及接縫處縱向鋼筋連接多采用套筒灌漿連接；

（5）結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，現(xiàn)澆墻肢水平地震作用彎剪、剪力宜乘以不小于1.1的增大系數(shù)；

（6）構(gòu)件拆分時(shí)宜采用一字型墻肢，并控制其部件尺寸、自重，以方便生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝和施工。其中，開洞墻洞口兩側(cè)的墻肢寬度不應(yīng)小于200mm，上方連梁高度不宜小于250mm；

（7）套筒灌漿連接應(yīng)嚴(yán)格控制連接部位水平分布筋加密構(gòu)造，如圖2所示；

圖2 套筒灌漿連接部位水平分布筋加密構(gòu)造

（8）剪力墻豎向鋼筋連接采用“梅花形”，部分連接時(shí)鋼筋直徑、間距及配筋率構(gòu)造如圖3所示。

圖3 豎向分布鋼筋"梅花形"套筒灌漿連接構(gòu)造示意

1.2 雙面疊合剪力墻

雙面疊合剪力墻主要執(zhí)行《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51231—2016）[3]、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1—2014）[4]及《裝配式疊合剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ50/T-339—2019）[11]，其主要技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）結(jié)構(gòu)最大適用高度相比預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)一步降低；

（2）約束邊緣構(gòu)件延伸至底部加強(qiáng)區(qū)以上兩層，剪力墻軸壓比限值相較現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)降低0.05；

（3）墻厚不宜小于200mm，單葉預(yù)制墻板厚度不宜小于50mm，空腔凈距不宜小于100mm；

（4）桁架筋豎向設(shè)置，單片預(yù)制墻肢不少于2榀；桁架筋中心距不宜大于400mm及豎向分布筋間距的2倍，邊距不宜大于150mm，如圖4所示；

圖4 雙面疊合剪力墻鋼筋桁架布置示意

（5）水平、豎向連接鋼筋錨固長(zhǎng)度均應(yīng)≥1.2laE，詳見圖5、圖6。

圖5 雙面疊合剪力墻豎向連接鋼筋布置示意圖

圖6 雙面疊合剪力墻水平連接鋼筋布置示意圖

1.3 SPCS鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻

SPCS鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻主要執(zhí)行《裝配整體式鋼筋焊接網(wǎng)疊合混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 579—2019）[5]，其主要技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）6、7度地區(qū)結(jié)構(gòu)最大適用高度、高寬比及抗震等級(jí)均與預(yù)制剪力墻一致；

（2）約束邊緣構(gòu)件延伸至底部加強(qiáng)區(qū)以上兩層，剪力墻軸壓比限值較現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)降低0.1；

（3）開洞墻洞口兩側(cè)的墻肢寬度不宜小于250mm，上方連梁高度、下方窗下墻高度均不宜小于250mm；

（4）單側(cè)板厚度不應(yīng)小于50mm，空腔寬度t不應(yīng)小于100mm；

（5）整體成型鋼筋籠構(gòu)造：墻體豎向鋼筋應(yīng)置于梯子形網(wǎng)片縱筋內(nèi)側(cè)，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制網(wǎng)片筋的邊距、間距及鋼筋端頭保護(hù)層厚度，如圖7所示；

圖7 SPCS疊合剪力墻鋼筋構(gòu)造示意圖

（6）邊緣構(gòu)件連接鋼筋錨固長(zhǎng)度均應(yīng)≥1.6laE，墻身豎向連接鋼筋錨固長(zhǎng)度應(yīng)≥1.2laE，墻身水平連接鋼筋錨固長(zhǎng)度應(yīng)≥laE，如圖8所示。

圖8 SPCS疊合剪力墻邊緣構(gòu)件鋼筋連接構(gòu)造示意圖

2 工程應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

預(yù)制混凝土部件具有施工速度快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，并且能縮短建筑開發(fā)建設(shè)的周期，滿足建筑產(chǎn)業(yè)化的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化的要求，是公認(rèn)的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)[12]。針對(duì)上述三種常見預(yù)制剪力墻部件，對(duì)其在生產(chǎn)、施工及成本上的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，如表4所示。

表4 預(yù)制剪力墻工程應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)

3 結(jié)論

本文對(duì)三種常見預(yù)制剪力墻從生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行了對(duì)比和分析，發(fā)現(xiàn)不同類型的預(yù)制墻在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析層面均采用等同現(xiàn)澆的概念，其主要差異體現(xiàn)在生產(chǎn)工藝、連接構(gòu)造及施工工藝等方面，材料成本差異不大，均可作為裝配式建筑預(yù)制豎向構(gòu)件優(yōu)選部件。

但客觀分析，目前裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)還存在諸多需要通過理論研究和工程實(shí)踐加以驗(yàn)證的問題。作為裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)更加注重結(jié)構(gòu)概念，加強(qiáng)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，關(guān)注部件生產(chǎn)與現(xiàn)場(chǎng)施工工序、工藝，形成全過程思維，才能保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確、協(xié)同及高效。