淺析住宅建筑剪力墻結構設計

摘要：預制裝配式剪力墻結構住宅建筑體系具有施工簡便、安全、快捷等顯著優勢，目前已越來越多地被采用。以某動遷安置房地塊項目為例，介紹該預制裝配式剪力墻結構體系的原理、技術特點及具體的接縫節點工藝，僅供參考。

關鍵詞：預制裝配式；剪力墻結構；住宅；連接

1結構體系概述

預制裝配式剪力墻結構住宅建筑體系豎向構件剪力墻采用預制，水平構件樓板采用預應力PC疊合板形式，豎向構件節點采用單排居中大直徑鋼筋螺栓連接，水平構件與豎向構件節點采用現澆連接，形成整體結構體系。該體系的技術特點是：

（a）構件采用工廠化制作，產品質量利于控制，構件外觀質量滿足清水混凝土要求；

（b）外窗框在構件預制結構直接預埋，避免出現外窗滲水等質量隱患；

（c）現場模板周轉少、工期短、用工量少、工人勞動強度降低；

（d）施工現場濕作業減少，對環境的影響減少。

2工程概況

應用本體系的工程項目為某保障性住房中的動遷安置房，地上為13層，地下為1層，總建筑高度37.7m，為剪力墻結構住宅。近幾年保障性住房飛速發展，若按傳統方法建造，存在施工周期長、質量不穩定、能源消耗量大等缺點，本項目地上部分的剪力墻、樓板、樓梯等均采用工廠預制、現場裝配的建造模式，大大提高住宅產業化程度，滿足國家“節能、節地、節水、節材、環保”的要求，經計算該住宅的預制率達到70%以上。

3預制墻體連接接縫技術一般原則

剪力墻構件是主要受力構件，也是首要的抗震耗能構件。裝配式混凝土剪力墻結構的整體性能及抗震性能取決于裝配式剪力墻構件的強度、剛度及延性。裝配式剪力墻結構中存在大量的水平接縫、豎向接縫，預制裝配式剪力墻結構依靠節點拼縫將預制構件連接成為整體。這些節點設計是關鍵，是保證結構安全的重要部位，它的受力性能直接決定結構的整體性能，因此必須具有良好的抗震性能，以確保安全可靠。

接縫構造節點設計時一般應遵循以下原則：

（a）節點受力應力求傳力簡潔、明確，使計算分析與節點實際受力情況相符；

（b）保證節點連接具有足夠的強度，使結構不致因連接較弱而引起破壞；

（c）節點連接應具有良好的延性，在設計中應采用合理的細部構造；

（d）構件的拼接在一般情況下應按等強度原則設計，也就是說拼接件和連接強度應能傳遞斷開節目的最大承載力；

（e）盡量簡化節點構造，以便于加工及安裝時容易就位和調整。

4連接接縫構造節點

對于裝配剪力墻結構預制墻板的接縫連接，目前普遍采用的是在水平拼縫處通過灌漿套筒鋼筋對接的方法，實現墻內豎向鋼筋受力的連續性。

灌漿套筒連接技術的原理，是通過向內外套筒間的環形間隙填充水泥漿等灌漿料的方式來連接內外2根鋼筋。采用該技術鋼筋受力連續，但不適用于截面寬度較小、鋼筋較密的剪力墻構件。

因此在設計時，采用大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋來連接預制墻板。考慮連接處鋼筋居中，這樣可以不影響預制墻體的豎向鋼筋的連續性，且不會削弱預制剪力墻混凝土。通過等面積代換，只需配置單排的大直徑鋼筋即可滿足配筋要求。

本項目剪力墻的接縫連接構造節點主要分為以下幾種：山墻墻體豎向連接節點；中墻墻體豎向連接節點；墻板連接節點構造；預制剪力墻水平連接節點；現澆梁與預制豎向墻體連接節點。

4.1山墻墻體豎向連接節點

預制剪力墻板安裝后，采用預埋單排居中螺栓的連接方式來保證鋼筋以及墻板的受力性能，安裝后通過現澆節點澆筑形成整體。

對于連接節點，為同時保證延性和承載能力要求，應采用延性較好、有明顯屈服點、屈服強度滿足承載力要求的鋼筋，因此本項目采用HRB400級熱軋鋼筋。采用鋼筋等面積代換的原則，采用大直徑鋼筋連接螺栓，并配合預留鋼筋的間距，相應設置螺栓連接的安裝孔，可以減少施工現場的濕作業，提高預制構件工廠化程度。經計算確定連接螺栓的直徑為20mm，間距600mm。螺栓連接的安裝孔預留在上層墻體上，并預留在外墻內側面以方便操作，安裝孔尺寸為150mm×200mm。

上層墻體待安裝、校正到位后再進行灌漿施工以形成剛性連接節點，內灌注C35混凝土封閉。上下2塊預制剪力墻之間預留高200mm的灌漿縫，后灌漿料，并與樓板的現澆層結合，增加連接的整體剛度，灌漿采用C30混凝土。為增加預制墻板剛度，在墻板的頂部及底部均設置200mm×250mm的暗梁（圖1）。

4.2中墻墻體豎向連接節點

如圖2所示，中墻上下層墻體連接部位位于樓層層面，預留安裝孔同樣設置在上層墻體，設思路計同山墻墻體豎向連接節點。

4.3墻板連接節點構造

考慮到本項目要求預制承重剪力墻板種類少、施工現場濕作業少的特點，采用SP預應力空心板。由于該SP板的承載力高、使用跨度大的特性可以減少豎向承重結構；SP板在溝槽灌縫后可形成整體樓面，共同承擔樓面荷載；SP板的抗震性好且板塊組合靈活、開洞方便，可滿足各種建筑平面的需要；預應力SP板為單向配筋構件，受力筋為鋼絞線，其韌性足、強度大、結構構造設計合理，優于其他同類板材。

在豎向墻體安裝及螺栓施工完成后即可進行樓層預制疊合板安裝。SP板的寬度統一為1200mm，以減少預制規格及板的水平拼縫，簡化現場拼接工序。板基本是以2個開間的距離為長度來劃分的，厚度為150mm。

4.3.1預應力SP板與剪力墻連接節點

墻體可以作為預制疊合板的臨時支座，預應力板擱置在剪力墻上，擱置長度為50mm。預應力SP板與剪力墻連接處為薄弱位置，在預應力SP板芯孔預先開槽，并沿布板方向每隔600mm配置2根Φ10mm@600mm的加筋，以保證延性。

在預制墻板的頂部預留70mm×200mm與SP板板槽現澆同步施工，通過樓面疊合層混凝土澆筑形成整體，這樣可以提高墻板與SP板的連接剛度；墻板頂預留的現澆尺寸較小，不會過多增加現場的濕作業，且現澆的同時可以封堵上下預制墻板水平拼縫，阻隔室外水汽滲入到室內，提高防水性能（圖3）。

4.3.2預應力SP板與現澆梁連接節點

預應力SP板在現澆梁上的擱置長度為50mm，預應力SP板芯孔預先開槽，沿布板方向每隔600mm配置2根Φ10mm@600mm的鋼筋，并沿現澆梁的長度方向，附加2根Φ8mm@200mm鋼筋，灌槽后預應力SP板與現澆梁剛接，形成整體樓面，增加結構剛度（圖4）。

4.4預制剪力墻水平連接節點

預制剪力墻水平連接節點分為T形連接、L形連接及一字形連接。由連接節點形成的豎向拼縫屬于干接縫，在接縫處易形成薄弱截面，且造成該截面部位剪力墻邊緣構件的中斷，從而影響整個墻體的受力性能。

為提高邊緣構件連接的可靠性，連接節點在縱、橫向預制剪力墻連接處預留200mm×200mm的后澆節點，預制剪力墻內預留附加鋼筋，在后澆節點處的縱向鋼筋與預制暗柱內的水平箍筋連接在一起，現澆后形成剛性連接節點。預制暗柱部分為200mm×300mm。單排居中螺栓連接的方式還屬于一種新技術，為安全起見，預制暗柱中的縱向鋼筋仍舊采用套筒連接（圖5）。

4.5現澆梁與預制墻體連接節點

連接節點采用在預制剪力墻上開設梁槽、預留梁支座而后現澆混凝土的形式整體連接。梁槽高度為460mm，寬度同梁寬，梁槽擱置在剪力墻上的支承長度同墻厚。根據規范要求，計算時考慮剪力墻與其平面外相交的樓面梁鉸接，故沒有在樓面梁軸線方向設置與梁相連的暗柱。現澆梁的縱向鋼筋相應錨入現澆梁槽及剪力墻頂部的暗梁中，實際配筋時也應充分考慮鋼筋伸入長度須滿足錨固長度要求（圖6）。

5結語

根據發達國家經驗，發展住宅產業化是減低建筑能耗的重要途徑之一，而目前住宅的建造仍以現場施工為主，產業化程度低，環境影響較大，且在政策層面上缺乏具體的配套措施。因此，迫切需要開發一種符合住宅產業化發展的預制混凝土住宅體系，提高住宅預制率，形成設計、構件制作、安裝和現場施工吊裝等整套標準化工業流程和安全生產標準。

本工程的連接設計采用了單排居中大直徑鋼筋連接形式，較國內已建成的類似工程在設計技術上有很大提高，設計理念上也有較大的創新改革。

該體系在應用技術研究、標準規范的編制、生產工藝等多方面還需進一步的發展，加大與相關高校、企業的合作，以促進中國住宅產業化的發展。

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