预制装配式剪力墙结构设计及若干问题

预制装配式剪力墙结构设计及若干问题

李瑞宇

中国建筑第二工程局有限公司华东公司 上海市 200135

摘要：对于装配式结构而言，其主要是在工厂中进行加工预制，然后将预制好的构件运送到施工现场进行装配，这不仅符合可持续发展的理念，而且能降低建筑垃圾的产生。对于预制装配式剪力墙结构而言，其相比于传统的建筑形式存在环境影响程度小、资源利用率高、施工质量易于控制、安装方便等优点。因此，相关建筑企业要对预制装配式建筑结构进行不断的研发，从而研究出符合时代发展需求的预制装配式剪力墙结构设计方案，一定程度上提高建筑施工的质量。

关键词：预制装配式；剪力墙；结构设计；问题

1预制装配式剪力墙概述

对整个结构体系组成进行分析发现,预制装配式剪力墙结构为部分或者全部由预制混凝土构件组成的结构。结构使用预制墙板、叠合梁以及叠合板,对于预制剪力墙和现浇剪力墙,采取节点连接的方式,形成抗侧力体系以及竖向承重体系;对于墙体和叠合板、叠合梁,采用节点连接的方式,形成整体刚度。此类结构具有抗侧刚度大的特点,被广泛应用于高层建筑。

2预制装配式剪力墙结构设计及若干问题

某项目塔楼结构都采用装配式结构,按照预制建筑面积100%、各塔楼预制率40%执行。其中,A楼塔楼27层,高度为92.50m;单体楼层平面的长度为48.20m、宽度为16.70m;地面以上1～2层在使用功能上和裙房连通;结构首层层高设计为5.40m,标准层层高设计为3.60m。现结合此结构设计,进行如下分析。

2.1预制内外墙

目前，在预制装配式剪力墙结构中，预制混凝土夹心保温外墙的应用最为普遍，其内层属于结构层，厚度普遍在200mm左右，最外层的厚度普遍小于60mm，可作为建筑的外立面装饰面层。

在建筑设计时，需要注重三个原则:(1)应当注重标准化、模块化的设计原则，尽量减少版型数量以节省后续造价；(2)应当注重建筑外立面的需求，尤其是需要作好预制构件接缝处的处理；(3)预制的墙面拆分尺寸必须设计得经济合理，并满足现场运输堆放的需求。

预制承重墙的墙面板厚度不宜小于200mm，预制非承重内墙以轻质隔墙为主，没有特殊功能要求的建筑内墙可以采用预制内墙结合轻质隔墙的设计方案，从而满足建筑需求。

2.2预制叠合板连接构造设计

对于预制叠合板连接构造的主要内容而言，其主要分为预制板块拼缝做法、连梁和框架梁的交接做法、竖向承载墙和预制叠合板的交接做法。在施工过程当中，施工人员在对预制叠合板连接构造进行设计时，要注意以下内容。

1)对于预制叠合板之间的拼缝节点设计过程而言，工作人员要从多个角度来考虑不同类型受力板的性质。如果受力板是双向类型，那么如果在甩筋搭接过程中无法避免受力板一侧出现出筋的现象，那么就要选用直筋带135°弯钩。在拼缝处的平面布置甩筋时，要根据缝隙的宽度以及钢筋搭接的长度来规定预制叠合板现浇平缝的宽度，在每根甩筋时要间隔一个直径宽度的距离，同时还要根据直筋的搭接长度来规定浇筑部分的直筋宽度。此外，施工人员还要在拼缝处装修凹槽并设置附加钢筋，这样才能降低发生装修抹灰开裂、拼缝处混凝土开裂等现象的可能性。如果受力板是单向类型且预制叠合板的任何一个侧面会产生钢筋甩出现象，那么在设计预制板拼缝时要选用窄缝设计的方式。

2)在预制叠合板施工过程当中，如果预制叠合板支座处水平方向出现钢筋甩出现象或者水平方向的钢筋和现浇钢筋产生“打架”现象，那么施工成员就要将叠合板支座处的甩出钢筋进行拆除，然后在叠合板顶部安装抗剪钢筋，这样才能确保叠合板支座安装处于水平状态。

3)在叠合楼板安装过程当中，如果楼板安装的高度需要降低，那么施工人员就要结合楼板安装的具体区域来单独设计楼板的安装方案。如果楼板降板尺寸小于50mm，那么就可以在叠合楼板处连续布置钢筋弯折角度。此外，在楼板降板尺寸大于50mm时，就要在两块楼板之间安装连接梁，这样才能提高预制叠合板之间的连接稳定性。

2.3预制剪力墙节点连接

预制装配式剪力墙的关键技术在于预制装配式剪力墙之间的拼缝连接。预制装配式剪力墙之间的竖向接缝通常位于墙体竖向边缘构件部位，该部位采用现浇的方式与预制墙板形成整体结构。预制装配式墙板的水平钢筋在节点处实现可靠连接及锚固。预制装配式剪力墙之间的水平接缝通常位于楼面标高处，接缝处钢筋通常可采用灌浆套筒或浆锚连接的方式。

在预制装配式剪力墙连接时，应采用等强的方式连接，按“等同现浇”的设计原则进行设计，使预制装配式剪力墙和相邻现浇的剪力墙连接成为整体，其整体受力性能与全现浇剪力墙结构相当。当竖向钢筋采用灌浆套筒连接时，水平的接缝高度应当不小于20mm，应用灌浆料填实。套筒连接的钢筋可按照中心单排、间隔不大于400mm的规格标准，钢筋面积应通过计算确定，且不应低于1.1倍的墙体竖向钢筋的总截面积。竖向连接的钢筋应尽量采用大直径，以降低钢筋根数，提高施工效率。

2.4引入BIM技术辅助结构设计

预制装配式剪力墙结构住宅建筑的设计采用BIM技术,通过搭建预制构件模型,实现系统的集成与综合表达。根据结构的特点和建筑情况搭建BIM构件库,不断添加虚拟构件,打造标准化预制构件库。在结构深化设计和构件生产等方面,借助BIM技术,开展构件模拟和碰撞检测,实现对方案的优化,同时提供三维图纸,为设计成果的转换提供保障。传统的设计模式下,拆分设计产生的图纸量很大,修改面临很大的困难,而基于BIM技术的三维设计,修改时只需要进行参数的更改,软件便能够自动调整。从结构设计的层面分析,对设计的结构结合运用分析软件,例如风荷载、地震工况分析等,通过三维动态形式展现各种情况下建筑结构的表现,进而明确设计的不足和问题,进行设计的优化和调整。预制装配式剪力墙结构建筑使用的预制叠合墙板和预制楼板等比较多,构件的设计标准化和制作标准化水平直接影响结构整体的质量和性能。因此基于BIM技术的设计能够助力标准化的实现,为构件生产和施工提供支持和保障,实现对建筑质量的把控。

2.5做好细节的把控

结构设计比较复杂和烦琐,需要注重细节的把控。对于山墙墙体的设计,应注重竖向连接点部分的把控。一般而言,墙板安装作业结束后,通过连接的方式进行钢筋固定和墙板固定,增强整体的承载力,使用高性能的钢筋以及墙板增强承受能力。竖向连接后,要做好注浆的控制,增强墙板硬度和固定能力。对于墙板连接位置,合理选择施工工艺,实现对连接部位质量的有效控制,确保整个结构的质量和性能。

结论

综上所述,预制装配式剪力墙结构住宅建筑设计必须做好全过程和细节的把控。文章结合实例,提出以下设计策略:认真落实前期调查,为设计搜集资料和数据;借助BIM技术,助力方案设计的优化;做好整体与细节的把控,保障结构设计的质量,为后续施工作业的质量把控奠定基础。

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