裝配式剪力墻結構豎向構件深化設計施工研究

譚正清，夏念恩

（黃岡職業技術學院 建筑學院，湖北 黃岡 438002）

引言

裝配式建筑是指把大量現場作業施工生成轉移到工廠進行構件制作，利用加工制作好的建筑用構件，像預制剪力墻板、預制樓板、預制樓梯、預制陽臺等裝配式構件現場制作安裝而成的建筑。裝配式建筑采用標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、信息化管理、智能化應用進行生成建設，是建筑業現代工業化、數字化生產方式的方向。

我國住建部《“十四五”建筑業發展規劃》發展目標[1]：智能建造與新型建筑工業化協同發展的政策體系和產業體系基本建立；要求2025 年裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%；高度重視高端化、智能化、綠色化；打造一批建筑產業互聯網平臺，形成一批建筑機器人標志性產品，培育一批智能建造和裝配式建筑產業基地。

裝配式建筑包括裝配式框架結構和裝配式剪力墻結構，裝配式剪力墻結構中構件深化設計是智能建造施工難點[2]，目前我國智能生產基地不夠完善，BIM的標準化部品部件庫和部品部件智能生產工廠成品效率不高，為智能化生產造成障礙。本論文對裝配式剪力墻結構豎向構件深化設計深化設計施工難點進行探索與研究。

1 項目概況

1.1 工程概況

某高層裝配式住宅1 棟樓地上21 層,地下2 層和1-3 層采用現澆框架剪力墻結構，4-21 層為標準層，標準層建筑面積636.48m2，標準層采用裝配式剪力墻結構，PC 構件類型構包括樓板(衛生間，樓電梯向前室、水電井除外)、空調板、樓梯梯段板、內、外墻。地上建筑面積14972.32m2，設計使用年限50 年，建筑物抗震設防烈度7 度，預制裝配率為50.2%。本項目采用標準化設計，兩梯設計，一梯四戶，每層8戶，對稱結構，大戶型4 戶，小戶型4 戶（見圖1）。

圖1 標準層平面圖

1.2 本工程采用的規范及圖集

《裝配式剪力墻結構設計規程》DB11/1003-2013、《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ 1-2014、《桁架鋼筋混凝土疊合板》15G366-1、《預制鋼筋混凝土板式樓梯》15G367-1、預制鋼筋混凝土陽臺板、空調板及女兒墻15G368-1、《裝配式混凝土結構連接節點構造》G310-1～2(2015 年合訂本)。

1.3 裝配式剪力墻結構PC 構件

本項目預制剪力墻外墻板采用夾芯保溫復合墻板（YWQ）、預制外墻模板（PCF）；內墻采用普通預制裝配式普通墻板。上下層墻板的豎向鋼筋采用套筒灌漿連接；相鄰墻板之間的水平鋼筋采用整體式接縫連接。

疊合樓板采用60mm 厚桁架鋼筋混凝土疊合板底板，按雙向板底板設計，采用整體式接縫。

2 裝配式剪力墻結構豎向構件深化設計分析

2.1 裝配式剪力墻構件平面拆分

A 單元（對稱）裝配式剪力墻構件夾芯保溫復合墻板、普通內墻板、墻節點連接處預制外墻模板（PCF）3 大類。預制墻平面布置圖（拆分圖）提供預制墻構件的平面位置、標識、重量等信息，為后面深化設計提供依據。

A 單元（對稱）標準層夾芯保溫復合墻板（圖2）平面拆分YWQ-1228、YWQ-2128～YWQ-4613 共計36 件（18 種），4-21 層為夾芯保溫復合墻板標準層共計648 件，夾芯保溫復合墻板深化設計施工種類多，安裝難度大，工作量大，建筑施工成本高。

圖2 預制夾心保溫墻

A 單元（對稱）標準層普通內墻板平面拆分YNQ-2228、YNQ-2928～YWQ-3828共計30件(4種），4-21層為夾芯保溫復合墻板標準層共計540 件，裝配式預制普通內墻相對夾芯保溫復合墻板種類不多，利于裝配式深化設計施工。

A 單元（對稱）標準層預制外墻模板（PCF）需要根據現場現澆豎向剪力墻尺寸進行尺寸設計和加工。

實現標準化的關鍵點則體現在對預制構件的科學拆分上，預制構件的科學拆分是裝配式建筑結構設計的核心工作。預制構件科學拆分對建筑功能、建筑平立面、結構受力狀況、預制構件承載能力、工程造價等都會產生影響[3]。

2.2 裝配式剪力墻結構豎向構件深化設計

以A 單元（對稱）標準層夾芯保溫復合墻板YWQ-1928 為例，裝配式剪力墻構件深化設計內容--需要提供預制墻構件的截面形狀、尺寸、預制高度、預埋件、預留洞、灌漿套筒等信息。

標準層夾芯保溫復合墻板YWQ-1928由60mm預制外葉墻板+90mm 預制保溫墻板+200mm 預制內墻板三部分組合而成（圖3）。

圖3 預制夾心保溫墻YWQ-1928 頂部尺寸設計

200mm 預制內墻板深化設計內容包括內葉板尺寸1900*2640mm，12 根C16 墻身豎向連接鋼筋，10根C6 墻身豎向非連接鋼筋，26 根C8 墻身外伸水平鋼筋,4 根C8 墻身不外伸水平鋼筋,2 根C8 墻身套筒區水平鋼筋。底部采用全灌漿套筒連接下層夾芯保溫復合墻板，選用GTQ4Z-16 套筒。200mm 預制內墻板深化設計見下圖4。

圖4 預制夾心保溫墻YWQ-1928 內葉板配筋圖

3 裝配式剪力墻結構豎向構件深化設計施工難點

3.1 豎向構件標準化設計

建筑產業化的核心是生產工業化，生產工業化的關鍵是設計標準化，預制構件深化設計應考慮工程實際加工制作、吊裝、運輸、堆放等情況。設計人員進行平面設計和構件拆分設計時受傳統現澆結構影響，體型和平面設計基本還是參考現澆框架剪力墻住宅設計思路，造型復雜，導致預制裝配式豎向構件種類多，深化設計難度大。以本項目為例，標準層保溫夾芯板外墻有36 件（18 種），普通裝配式剪力墻30 件(4 種），連接豎向預應力構件構造邊緣構件后澆段GHJ 外側PCF 板有24 種，一個標準層豎向構件種類達到46 種，種類過多不利于批量生產和降低成本。

解決措施：從政策源頭解決設計問題，提供全國統一標準圖集，標準化戶型，戶型組合，減少造型復雜建筑，做到豎向構件標準化程度高，數量少，構件數量大，利于工業化生產。

3.2 專業協同

深化設計內容包括建筑和機電專業所需的預留孔和預埋管線、埋件等，發生碰撞的預留預埋應協同各專業進行設計調整。碰撞類型有2 種，一種是單專業設計深度不夠，單專業發生碰撞；另外一種是多專業碰撞，多專業協同工作情況[4]。

解決措施：運用信息化設計（BIM）技術提升設計精度，解決專業協同工作問題。通過模型的建立實現構件數字化、信息化、施工模擬化，實現構件加工精準。裝配式建筑全產業鏈應用BIM，既能提升項目的精細化管理和集約化經營，又能提高資源使用效率、降低成本、提升工程設計與施工質量水平。下圖為本項目預制夾心保溫墻YWQ-2128ABIM 模型以及與構造邊緣構件后澆段GHJ10 連接情況，做到可視化、數字化，為后面工業化生產和施工安裝提供數據服務，應用BIM 模擬構件加工制作過程，降低返工可能（圖5）。

圖5 預制夾心保溫墻YWQ-2128ABIM 模型

3.3 豎向構件PC 構件成品運輸和保護

豎向構件PC 構件成品保護是裝配式剪力墻結構施工中關鍵一環，原因在于施工場地狹窄，PC 構件種類多,構件現場堆放場地、堆放方式、成品保護等要求高。

解決措施：利用BIM 技術進行三維場地模擬，將場地布置圖進行三維模擬，將很好的提供給相關人員平面與空間上的參考依據。再結合實際施工情況對場地進行優化，根據場地布置圖、場地布置模型與項目的實際進度所產生的需求，能夠直觀的、科學的、合理的對場地布置提出優化建議和場地布置優化調整。預制構件運至現場后，根據總平面布置進行構件存放，構件存放應按照吊裝順序及流水段配套堆放，按照《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ1-2014）進行成品保護[5]。

豎向構件PC 構件體型大、種類多、數量大，對運輸能力要求比較高，特別是內外交通組織要求高。

解決措施：根據施工現場的吊裝計劃，提前一層將所需型號和規格的外墻板運至施工現場。在運輸前應按清單仔細核對墻板的型號、規格、數量及是否配套；提前制定構件運輸方案，盡量避開市內擁擠路段和高峰時段。并設置多條運輸方案，同時深入了解運輸車輛將要經過的主要橋梁、隧道等，看是否能滿足車輛通行。

3.4 預制夾心保溫墻與構造邊緣構件后澆段連接

預制夾心保溫墻與構造邊緣構件后澆段連接（圖6）也是質量控制中的關鍵，取決于預制夾心保溫墻連接筋的定位及校正技術，豎向構件底部與樓面保持20mm 間隙控制難度大，20mm 坐漿質量控制也是施工難點，豎向構件連接拼縫處理直接影響外墻防水質量。

解決措施：采用20mm 的墊片，并采用測量儀器,確保豎向構件安裝就位后符合設計標高；灌漿料的拌合和使用嚴格按照技術要求執行，灌漿施工前，采用座漿料對該接縫進行分倉，形成灌漿空腔，封堵嚴密,避免漏漿導致灌漿不密實；預制夾心保溫墻在深化設計時采取增設斜坡、橫縫處做企口等措施，外裝飾面之間的縫隙外側采用聚氨乙烯棒填塞,填塞完畢后從內側打發泡膠后用壁紙刀修平。

3.5 預制夾心保溫墻套筒灌漿施工及保護

預制夾心保溫墻套筒灌漿施工是裝配式建筑施工中的最難解決的問題。其主要原因是因為工廠預制中對外漏鋼筋的誤差引起的。另外在運輸與安裝過程中發生變形，沒有及時校正導致偏位。在安裝過程中反復校正導致鋼筋失效，從而影響連接質量。

解決措施：深化設計需要仔細核對，避免偏差，預制夾心保溫墻嚴格執行相關標準規范要求，保證外漏鋼筋不產生誤差；運輸和安裝過程對外漏鋼筋進行保護，發生變形需要及時校正[6]。在外墻板、內墻板吊裝前，應測量檢驗外露鋼筋長度，確保灌漿部位外露鋼筋長度符合標準規定，現場無割筋情況。

4 結語

目前建筑行業在轉型升級階段，裝配式建筑發展迅速，百花齊放。裝配式剪力墻結構豎向構件是所有預制構件里面最復雜的部分，也是出現問題較多的構件。從豎向構件拆分、深化設計及施工出現的重難點控制及解決措施進行分析和研究，解決了一些急需解決的問題。

裝配式建筑是我國未來建筑業的發展趨勢和方向，是構建綠色環保型社會的重要內容，在縮短建造施工期限、降低材料消耗、實現綠色環保目標、形成流水線工業化等方面具有巨大優勢。未來，裝配式建筑產業在規模、政策、標準、技術、管理和產業鏈將更加完善，產品質量會提升，相應的工程造價也會隨之下降，市場競爭力的提升，朝著高端化、智能化、綠色化方向發展。