分析住宅裝配式疊合剪力墻結構設計

賀躲

摘 要 針對某住宅建筑工程實際情況，在簡述其建筑結構體系的基礎上，對其節點與構件設計進行深入分析，旨在為裝配式疊合剪力墻這種新結構形式的廣泛應用提供參考依據。

關鍵詞 住宅建筑；裝配式疊合剪力墻；結構設計

在當前的住宅建筑中，為滿足抗震性能要求，經常會用到剪力墻結構，而考慮到普通現澆式剪力墻施工困難，故會采用裝配式疊合剪力墻，以此在保證抗震性能的基礎上，簡化施工，縮短工期。

1 工程概況

某住宅建筑工程采用裝配式結構體系，使用功能以住宅為主，總建面為5000m2左右。建筑主體結構地上11層，設1層地下室，總建筑高度約33.5m，高度與寬度之比為2.74，長度與寬度之比為3.22。建筑基礎采用樁基礎，為400mm長方樁。現圍繞本工程實際情況，對其結構設計作如下分析。

2 建筑結構體系

從現場的地質勘探報告可以看出，場地中的粉土夾粉質黏土層屬于可液化土層，中等液化，而粉質黏土層則屬于震陷性粉質黏土。按照現行設計規范，為避免液化沉陷，需采取以下措施：①基礎形式為樁基礎，將含砂漿黏土作為樁端的持力層，樁尖處要進入到持力層至少4.5m，以保證樁基的穩定性和整體性[1]。②地下室的南、北兩側墻體均向外擴張3.0m，保證外擴以后，其上部結構受到Y向的地震力作用后，基礎的底板和地基間零應力總面積和基礎底面總面積的比例不超過12.5%，同時在擴張后的外墻下部進行樁基布置，以免在受到地震作用后，樁基產生較大的拉力。

本住宅建筑采用從國外引進的產品，以裝配式疊合剪力墻為主要結構體系，材料為鋼筋混凝土，在此基礎上配以保溫剪力墻，現澆而成，內墻為普通剪力墻；地上3層及以上南、北兩側的外墻為預制構件外墻模與現澆而成的保溫剪力墻，建筑東、西兩側山墻為預制構件外墻模與疊合式保溫剪力墻，其內墻均為疊合式剪力墻，處于邊緣的所有構件均為現澆；建筑樓板為疊合式樓板，樓梯與陽臺采用預制式，梁為現澆。對于本住宅建筑所采用的結構體系，當前還沒有完善的驗收標準，而且本工程還是我國首次在8度區運用這一體系。

3 節點與構件設計

3.1 水平分布筋

處在剪力墻邊緣所有構件均為現澆，經預制而成的雙墻板，其水平方向上的鋼筋均埋入處在邊緣的現澆構件當中，這樣可對墻板端部予以有效約束，實現協同工作，并且不會對抗剪截面造成削弱，厚度和普通現澆墻體基本相同，所以對于經預制而成的疊合式剪力墻板，其水平方向上的分布筋可以按照厚度相同的現澆墻體分析計算結果進行配置。為使墻板生產實現標準化，并使構件加工及施工具有可操作性，在疊合式墻板當中，水平方向上的分布筋錨固到邊緣構件中的直線段為300mm，彎錨為150mm，符合規范提出的錨入長度及構造等要求。

3.2 豎向分布筋

對于疊合式剪力墻，其豎向上的分布筋可按照現行技術規范進行設計，水平縫部位的連接則可參照現行技術規程，進行錯開搭接，用于連接的鋼筋，其配置應符合構造及施工縫計算等方面的要求。

3.3 水平施工縫

針對本工程所用疊合式剪力墻，其水平方向上的施工縫主要設置在疊合式墻板上、下兩端，處于施工縫連接部位的墻體，其有效截面應為墻板間經現澆而成的基層總厚。為避免結構特性發生變化，對內力進行計算時，將實際墻厚作為計算模型，對水平方向上的施工縫進行驗算時，對于200mm墻體，其有效截面厚度確定為150mm。針對水平方向上施工縫驗算結果無法滿足實際要求的部位，需對連接鋼筋的面積進行調整，確保其符合構造方面的要求，而且構造要求處在水平方向上施工縫的連接鋼筋總面積應達到豎向分布筋110%[2]。

3.4 邊緣構件

在結構設計中，地上3層及以上墻體邊緣構件均為現澆。因工程所在區域為抗震8度，部分墻體受地震作用后將產生拉力，需將構造配筋率從最初的614增加至616；若構件配筋取計算確定的配筋，則應在符合配筋的前提下增加一定配筋。考慮到墻體水平方向上的分布筋只錨入構件約300mm，沒有伸入到墻的端頭，所有在結構設計過程中對于現澆構件，其外圍箍筋之間的距離與直徑應與分布筋完全相同。

3.5 外墻保溫和構件的一體化設計

本住宅建筑所有外墻和預制構件進行一體化設計與生產，其中，疊合式外墻板構造如圖1所示，現澆式外墻構造如圖2所示。

3.6 整體性保證措施

為使墻板受到較高的軸壓比時雙墻板能實現協同工作，在將水平方向上分布筋錨固進現澆式邊緣構件的基礎上，將鋼筋網片的拉鉤從6@600×600更換成6@400×400，同時對墻板間桁架及墻板內水平方向上的分布筋進行焊接。

4 建筑抗震設計

如前所述，本住宅建筑所在地區抗震8度，地震加速度可確定為0.30g，分組結果為第一組，III類場地，對于剪力墻結構，其抗震二級，構造措施需按照一級進行考慮。

4.1 構建抗震計算模型

對裝配式疊合剪力墻的關鍵連接部位及墻身施加以上構造措施以后，能使結構整體抗震性能及承載力和現澆式結構基本相同。基于此，在計算模型方面，可選用和普通現澆式墻相同的計算模型。

4.2 對關鍵部位進行抗震驗算

因墻體水平方向上的分布筋根據規范要求需要錨固到現澆構件當中，對此，可根據墻板厚度模型對墻體水平方向上的分布筋與錨固到構件中的水平方向上的分布筋進行計算。針對計算樓層中墻體上的水平縫，其連接鋼筋為了在計算中避免結構特性發生變化，對內力進行計算的過程中，模型應選擇實際墻厚，對墻體上的水平縫進行驗算時，墻厚為有效厚度，也就是疊合板間經現澆而成的夾層實際厚度[3]。

4.3 確定最大軸壓比

因缺少相關技術試驗的驗證，本住宅建筑結構設計過程中對剪力墻軸壓比實施了嚴格控制，將最大軸壓比確定為0.2，實踐表明，通過這樣的調整，能使墻體延性得以大幅提升。

5 結束語

（1）以本工程實際特點為依據，對預制疊合式剪力墻及其處在邊緣部分的構件、水平和豎向上的分布筋、施工縫，使用的計算與構造措施，可使這種新型墻體形式抗震性能及承載力都達到和普通現澆式墻相同的水平，因此可將這種新結構視為普通現澆式墻體。

（2）本住宅建筑工程所用墻體結構，是我國首次在地震不利區，即抗震8度區運用這一結構體系。構件之間的連接與所用節點構造可以滿足結構抗震方面的要求，結構的抗震設計能達到預期設防要求，可為這一結構體系廣泛應用起到良好的示范作用。

（3）在將來的工作中，應注意以下要點：通過專門的試驗對這種新型墻體的抗震性能及整體性進行分析研究，在保證結構可靠性的基礎上，研究合理可行的構造措施，保證接縫的合理性及整體性。

參考文獻

[1] 張樺，馬騫.雙層疊合板式剪力墻結構設計技術研究與工程應用[J].建筑結構，2016，46（10）：1-8.

[2] 殷寶才，汪杰，李寧，等.宿遷某住宅裝配式疊合剪力墻結構設計[J].建筑結構，2013，43（19）：60-63.

[3] 曲藝，劉迪，張然，等.裝配式剪力墻結構體系在萬科金域藍灣建筑中的應用[J].工業建筑，2013，43（09）：165-168.