裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系在某高層住宅中的應(yīng)用

張勇勝（湖南省建筑設(shè)計(jì)院，湖南長(zhǎng)沙410011）

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系在某高層住宅中的應(yīng)用

張勇勝（湖南省建筑設(shè)計(jì)院，湖南長(zhǎng)沙410011）

本文以湖南省湘潭市某安居小區(qū)21#棟為例，對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單分析，對(duì)比了裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，對(duì)剪力墻、梁、板等預(yù)制構(gòu)件的連接構(gòu)造作了介紹，并對(duì)設(shè)計(jì)中需注意的問題作了歸納，對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的推廣與應(yīng)用具有一定的參考意義。

裝配式剪力墻；預(yù)制構(gòu)件；連接構(gòu)造

1 工程概況

2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

21#棟地上總建筑面積15180m2，地上33層，地下1層，建筑高度99.60m。一層層高5.2m，標(biāo)準(zhǔn)層層高2.95m。建筑效果圖見圖1，標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖見圖2。

圖1 效果圖

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖

本工程為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，設(shè)計(jì)使用年限50年，抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，基本地震加速度0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地土類別Ⅱ類，抗震等級(jí)為三級(jí)，基本風(fēng)壓為0.35kN/m2，地面粗糙度類別為B類。

本工程采用預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，受力墻體采用預(yù)制剪力墻板，其中邊緣構(gòu)件采用現(xiàn)澆混凝土，墻體厚度200mm；樓板采用120mm厚疊合樓板，含60mm厚預(yù)制層和60mm厚現(xiàn)澆層；內(nèi)隔墻采用預(yù)制墻板；梁采用疊合梁。此外，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）[1]，一層～四層樓面范圍為底部加強(qiáng)區(qū)，本工程在此高度內(nèi)受力墻體采用現(xiàn)澆混凝土；同時(shí)，根據(jù)建筑平面布置，樓梯間和電梯間相關(guān)范圍內(nèi)墻柱、梁板均采用現(xiàn)澆混凝土，樓板配置雙層雙向鋼筋。

本工程分別建立了裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)模型和現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)模型作對(duì)比，計(jì)算軟件采用北京盈建科軟件有限責(zé)任公司開發(fā)的YJK系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件（1.7.0版）。

2.1 結(jié)構(gòu)布置對(duì)比

結(jié)構(gòu)平面布置如圖3～4所示。

圖3 裝配式剪力墻標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖

圖4 現(xiàn)澆剪力墻標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖

現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖中，剪力墻按L形布置，除計(jì)算需要外，L形墻長(zhǎng)肢長(zhǎng)度為8h（h為墻厚），短肢長(zhǎng)度按有翼墻長(zhǎng)度的最小值。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中，因外墻保溫、面層等均同受力墻體一起預(yù)制，如外墻采用填充墻，則需搭設(shè)腳手架進(jìn)行外墻面層等施工，額外增加了工程量，所以剪力墻布置原則為外墻滿布，門窗處開墻洞，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果，局部增加內(nèi)剪力墻。

計(jì)算分析中，預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)各類參數(shù)基本相同，不同之處在于預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)需勾選“裝配式結(jié)構(gòu)”，并對(duì)剪力墻地震內(nèi)力系數(shù)進(jìn)行放大，放大系數(shù)為1.1。

2.2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比

本工程采用YJK軟件進(jìn)行小震彈性計(jì)算分析，假定樓板在其自身平面內(nèi)無限剛性，主要指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 主要指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

從表1計(jì)算結(jié)果中可看出，兩個(gè)模型各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國(guó)家規(guī)范的要求，未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)超限的情況。但裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)第一平動(dòng)周期和最大層間位移角均遠(yuǎn)小于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，其原因在于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置時(shí)考慮的是各墻肢均勻受力，控制其墻肢長(zhǎng)度與軸壓比，而裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)外墻布滿剪力墻，再根據(jù)各墻肢軸壓比計(jì)算結(jié)果，局部增加內(nèi)剪力墻，從圖3～4中可看出，剪力墻長(zhǎng)度大于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，且剪力墻大多布置在結(jié)構(gòu)外圍，對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度貢獻(xiàn)大于布置在內(nèi)部。但因剪力墻總體長(zhǎng)度增加，整體結(jié)構(gòu)的自重也大于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。

3 施工圖設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工圖相比，除了墻柱、梁板、基礎(chǔ)等平法施工圖外，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)施工圖增加了預(yù)制墻板模板圖、配筋圖，以及疊合梁、疊合板、陽臺(tái)板等預(yù)制構(gòu)件的做法大樣。本工程參考《湖南省裝配式結(jié)構(gòu)住宅圖集33層混凝土結(jié)構(gòu)城鎮(zhèn)住宅（＜100m）（一）》[2]中的做法：受力剪力墻采用預(yù)制墻板，預(yù)制外墻板中保溫材料采用擠塑苯板（XPS），窗下墻輕質(zhì)填充材料采用模塑聚苯板（EPS），預(yù)制剪力墻中豎向鋼筋連接采用套筒灌漿連接。本文以含一個(gè)窗洞的預(yù)制外墻板為例，簡(jiǎn)述裝配式剪力墻預(yù)制外墻板結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法。

圖5 預(yù)制外墻板模板圖

對(duì)于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，各預(yù)制剪力墻拼接處為薄弱部位，因此各層樓面位置，預(yù)制剪力墻頂部無后澆圈梁時(shí)，需設(shè)置連續(xù)的水平后澆帶，保證剪力墻拼接部位傳力的連續(xù)性；同時(shí)，同一樓層相鄰剪力墻豎向拼縫處，設(shè)置抗剪鍵槽。

4 設(shè)計(jì)中需注意的問題

（1）剪力墻的布置。預(yù)制外墻板在工廠加工時(shí)已自帶保溫和面層，如外墻采用填充隔墻，則需另搭設(shè)腳手架進(jìn)行施工，產(chǎn)生額外的工程費(fèi)用，因此，外墻按滿剪力墻設(shè)置，僅在門窗處開墻洞。

（2）預(yù)制剪力墻板的長(zhǎng)度。預(yù)制剪力墻板的長(zhǎng)度根據(jù)運(yùn)輸條件和現(xiàn)場(chǎng)吊裝能力確定，過長(zhǎng)、過重的預(yù)制墻板均會(huì)造成施工困難。

（3）剪力墻穩(wěn)定問題。剪力墻的穩(wěn)定問題較多出現(xiàn)在樓電梯間和設(shè)備井處，樓梯采用預(yù)制梯段，與剪力墻無連接，如剪力墻的另一側(cè)也無樓板，則該處剪力墻兩側(cè)均無拉結(jié)，平面外的計(jì)算長(zhǎng)度為全樓高度，墻肢穩(wěn)定驗(yàn)算無法通過。出現(xiàn)此類情況時(shí)，建議預(yù)制梯段與剪力墻采用角鋼連接，提供平面外的約束，減小剪力墻平面外計(jì)算長(zhǎng)度。

（4）樓電梯間相關(guān)區(qū)域內(nèi)墻、梁、板采用現(xiàn)澆混凝土，提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

5 裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的不足與發(fā)展前景

目前，裝配式結(jié)構(gòu)受到客觀條件的制約。如在前文中所述的，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)比現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)自重大，增加了混凝土量，也增加了造價(jià)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，目前裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)造價(jià)高了約20%。主要是因?yàn)槟壳把b配式結(jié)構(gòu)尚處于探索階段，未形成大規(guī)模的生產(chǎn)能力。此外，傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土可塑性大，可實(shí)現(xiàn)建筑的各類造型，而對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)而言，批量生產(chǎn)才能控制成本，小規(guī)模的造型構(gòu)件預(yù)制需單獨(dú)開模，也相應(yīng)增加了造價(jià)。

裝配式結(jié)構(gòu)有如節(jié)約資源、減少施工污染、提高勞動(dòng)效率等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)目前尚處于起步階段。發(fā)達(dá)國(guó)家預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的比重達(dá)到40%以上，我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)尚有很大的發(fā)展空間。

6 結(jié)束語

本文以湖南省湘潭市某安居小區(qū)21#棟為例，對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單分析，對(duì)比了裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，對(duì)剪力墻、梁、板等預(yù)制構(gòu)件的連接構(gòu)造作了介紹，并對(duì)設(shè)計(jì)中需注意的問題作了歸納，對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的推廣與應(yīng)用具有一定的參考意義。

[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013：77～79.

[2]湖南省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集.裝配式結(jié)構(gòu)住宅-33層混凝土結(jié)構(gòu)城鎮(zhèn)住宅（＜100m（一））.

TU973.16

A

2095-2066（2016）36-0195-02

2016-12-12

張勇勝（1987-），中級(jí)工程師，碩士研究生，主要從事高層與復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。