預(yù)制夾心保溫剪力墻體系在某公寓房中應(yīng)用

湯羅生 張 斌 蘭 俊

(武漢天華華中建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430000)

1 概述

建筑工業(yè)化[1]是以構(gòu)配件預(yù)制化生產(chǎn)、裝配式施工為主要生產(chǎn)方式，以房屋建造的全過(guò)程中采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工為特征，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保的新型生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。近年來(lái)裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，主要有部分或全預(yù)制剪力墻承重、疊合式剪力墻、預(yù)制剪力墻外模等體系；預(yù)制夾心外墻體型由內(nèi)葉墻板、夾心保溫層、外葉墻板三部分組成，內(nèi)葉墻板和外葉墻板之間通過(guò)拉結(jié)件聯(lián)系，豎向受力鋼筋采用套筒灌漿等連接技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)外裝修、保溫、承載一體化；預(yù)制線盒、線管、鋼筋綁扎等復(fù)雜工序都在工廠內(nèi)完成，現(xiàn)場(chǎng)只需拼裝，連接即可，可以大幅縮短工期[2]；由于預(yù)制墻板中已預(yù)留孔洞或預(yù)埋件，施工時(shí)可用于固定臨時(shí)防護(hù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)外架施工，減少了現(xiàn)場(chǎng)材料和設(shè)備的消耗，減輕揚(yáng)塵、噪聲危害；目前該體系在裝配式住宅應(yīng)用較為廣泛。

2 工程概況

合肥智慧產(chǎn)業(yè)園2號(hào)，3號(hào)樓宿舍項(xiàng)目位于合肥市文忠路與學(xué)府路交口東北側(cè)，宿舍樓總面積42 000 m2,地上15層，層高均為3.1 m，建筑總高度48 m，標(biāo)準(zhǔn)層布置見(jiàn)圖1；設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度7度(0.10g),場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi),抗震等級(jí)為三級(jí)，基本風(fēng)壓0.30 kN/m2；底部加強(qiáng)區(qū)(3層及以上)采用預(yù)制夾心外葉墻裝配剪力墻結(jié)構(gòu)體系，主要預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制樓梯、預(yù)制外墻(含圍護(hù)墻)、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板、預(yù)制疊合板底板、預(yù)制混凝土內(nèi)墻。結(jié)構(gòu)外墻及剪力墻采用預(yù)制夾心外葉預(yù)制墻板，內(nèi)墻部分采用預(yù)制剪力墻，通過(guò)豎縫節(jié)點(diǎn)區(qū)后澆混凝土(如圖2所示)和水平縫節(jié)點(diǎn)區(qū)(如圖3所示)后澆混凝土帶實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體連接。

2.1 一般規(guī)定

夾心保溫預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)需從結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)規(guī)則性、可靠連接等各方面保證結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力、延性和剛度；具有在偶然荷載作用發(fā)生時(shí)的抗連續(xù)倒塌能力，不允許采用摩擦連接傳遞重力荷載，應(yīng)采用構(gòu)件連接傳遞重力荷載；應(yīng)具有適宜的多余約束性、整體連續(xù)性、穩(wěn)固性和延性。

2.2 構(gòu)件拆分原則

預(yù)制構(gòu)件拆分和結(jié)構(gòu)布置是一個(gè)相輔相成的過(guò)程，合理的結(jié)構(gòu)布置拆分構(gòu)件少、構(gòu)件簡(jiǎn)單、重復(fù)率高、吊裝方便；合理的拆分保證構(gòu)件分布較為均勻，構(gòu)件連接合理，保證結(jié)構(gòu)安全性和可靠性。結(jié)構(gòu)拆分主要考慮以下幾個(gè)因素：

1)成本因素：輕質(zhì)混凝土整體內(nèi)墻<預(yù)制樓梯<預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板<預(yù)制鋼筋桁架板<預(yù)制梁<預(yù)制剪力墻<預(yù)制夾心外墻；2)預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)采用建筑標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系列化設(shè)計(jì)方法；保證結(jié)構(gòu)重復(fù)性高、結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡(jiǎn)單；3)控制構(gòu)件截面尺寸、重量，便于運(yùn)輸安裝，提高運(yùn)輸及吊裝效率；4)滿足規(guī)定預(yù)制率，盡量減少預(yù)制構(gòu)件種類(lèi)。

2.2.1剪力墻墻板拆分

圖4為本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層墻體拆分示意圖，主要墻體有預(yù)制夾心外墻板、預(yù)制內(nèi)墻。

剪力墻盡量選用常規(guī)的L型、T型等簡(jiǎn)單的形式，預(yù)制墻體盡量保持一字型；結(jié)合本項(xiàng)目預(yù)制剪力墻拆分過(guò)程，介紹剪力墻拆分中注意事項(xiàng)：

1)預(yù)制構(gòu)件種類(lèi)盡量少；例如圖中YWQ2L，YWQ8L長(zhǎng)度僅僅相差50 mm，為減少構(gòu)件種類(lèi)，可通過(guò)增加邊緣構(gòu)件長(zhǎng)度或是調(diào)整結(jié)構(gòu)剪力墻長(zhǎng)度；

2)預(yù)制構(gòu)件優(yōu)先為重復(fù)關(guān)系而非鏡像關(guān)系；例如集成門(mén)窗外墻YWQ5L和YWQ5R，原方案僅僅窗戶開(kāi)啟方向不一致，通過(guò)調(diào)整歸并構(gòu)件種類(lèi)；

3)構(gòu)件重量控制在合理范圍內(nèi)；一般施工單位會(huì)根據(jù)單體大小及項(xiàng)目規(guī)模選擇塔吊型號(hào)。一般而言，單體體量較大時(shí)，塔吊型號(hào)可選擇8 t；體量較小時(shí)，塔吊型號(hào)選擇6 t；考慮施工半徑影響以及吊具質(zhì)量0.5 t～1 t，構(gòu)件總量控制在3 t～4 t為宜，如果墻體質(zhì)量大于5 t，宜與施工單位協(xié)調(diào)；當(dāng)構(gòu)件重量大于6 t時(shí)，可中間設(shè)置現(xiàn)澆段將墻體拆為兩段或通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置減小預(yù)制墻體長(zhǎng)度；

4)預(yù)制墻體高度一致，對(duì)于一般住宅，屋面板也要求和其他層同樣降板，保證墻板高度一致；

5)對(duì)于門(mén)窗洞口預(yù)留預(yù)制段長(zhǎng)度，考慮預(yù)制構(gòu)件吊裝、拆模等因素，一般對(duì)于重量較小構(gòu)件(小于2 t)可選擇不小于200 mm；對(duì)于較重構(gòu)件，應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。

2.2.2疊合板拆分

預(yù)制板厚度考慮脫模、吊裝、運(yùn)輸、施工等因素，一般不小于60 mm;后澆層厚度的規(guī)定考慮樓板整體性要求及管線預(yù)埋、面筋鋪設(shè)、施工誤差等因素，考慮單層管線，現(xiàn)澆層60 mm滿足要求；考慮雙層管線，現(xiàn)澆厚度盡量滿足80 mm要求。

本工程板厚取值140 mm，具體拆分見(jiàn)圖5。

結(jié)合本項(xiàng)目預(yù)制板拆分過(guò)程，介紹預(yù)制板拆分中注意事項(xiàng)：

1)控制預(yù)制板尺寸。考慮到預(yù)制板運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)擺放及吊裝要求，板尺寸不宜過(guò)大，一般板寬控制在3 m以內(nèi)，長(zhǎng)度也不宜超過(guò)5 m，需要現(xiàn)場(chǎng)提供數(shù)據(jù)；一般住宅，開(kāi)間較小，預(yù)制板尺寸可選擇b/2或b/3；

2)預(yù)制板盡量規(guī)則。當(dāng)預(yù)制板不規(guī)則時(shí)，可通過(guò)劃分成幾種規(guī)則板類(lèi)型組合；或通過(guò)部分現(xiàn)澆部分預(yù)制解決。

3)減少板預(yù)制類(lèi)型。機(jī)電預(yù)留洞口盡量布置在現(xiàn)澆墻板上；墻板寬度少許不一致時(shí)，可通過(guò)調(diào)整現(xiàn)澆寬度解決。

4)預(yù)制板避免鋼筋碰撞。對(duì)于端開(kāi)間的兩跨預(yù)制板，可通過(guò)調(diào)節(jié)板端部鋼筋起始位置避免碰撞。

2.3 預(yù)制范圍

預(yù)制范圍選擇除了滿足規(guī)定的預(yù)制率，還需要根據(jù)實(shí)際預(yù)制率需求選擇盡量規(guī)則且少的構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制。

對(duì)于一般剪力墻住宅結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件預(yù)制率貢獻(xiàn)排序如下：

1)預(yù)制外墻(包括預(yù)制剪力墻和預(yù)制外圍護(hù)墻)>預(yù)制內(nèi)墻(剪力墻)>預(yù)制內(nèi)墻>預(yù)制疊合板>預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板>疊合梁>樓梯；

2)預(yù)制構(gòu)件重復(fù)率排序：預(yù)制樓梯≥預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板>預(yù)制內(nèi)墻>預(yù)制外墻>預(yù)制疊合板>預(yù)制梁；

3)從成本因素考慮：輕質(zhì)混凝土整體內(nèi)墻>預(yù)制樓梯>預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板>預(yù)制鋼筋桁架板>預(yù)制梁>預(yù)制剪力墻<預(yù)制夾心外墻。

綜合考慮上述因素，結(jié)合實(shí)際預(yù)制率需求，考慮一般裝配式結(jié)構(gòu)要求無(wú)外架，因此預(yù)制外墻、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、預(yù)制空調(diào)板需優(yōu)先預(yù)制，本文對(duì)預(yù)制范圍給出以下建議，見(jiàn)表1。

表1 預(yù)制率對(duì)應(yīng)預(yù)制構(gòu)件范圍表

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)夾心保溫外墻板預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為詳細(xì)介紹，探討了構(gòu)件拆分依據(jù)及原則；本工程對(duì)此類(lèi)裝配式結(jié)構(gòu)有一定的工程參考意義，對(duì)推進(jìn)信息化技術(shù)在建筑工業(yè)化具有良好的示范效應(yīng)。