全混凝土外填充墻剪力墻結構設計應用

周 干 （廣東博意建筑設計院有限公司合肥分公司，安徽 合肥 230001）

1 全現(xiàn)澆混凝土外墻

建筑外墻上所有傳統(tǒng)設計中采用的砌體構件，如傳統(tǒng)剪力墻結構的外墻洞口填充墻、窗臺墻、陽臺隔墻、陽臺欄板等，全部采用鋼筋混凝土構件與主體結構實現(xiàn)一次整體澆筑。

傳統(tǒng)建造體系中，建筑外填充墻需要在主體結構完成后進行二次砌筑，需要抹灰找平，后做外墻防水保溫和建筑面層，工序復雜，而且存在滲漏空鼓以及開裂的隱患。全現(xiàn)澆混凝土外墻，建筑外墻構件中的填充墻、窗臺墻、陽臺隔墻、陽臺欄板等主體結構一次整體澆筑成型，從根本上解決了外墻滲漏、空鼓、開裂的問題，結合鋁模板施工，建筑外墻平整光滑，實現(xiàn)了建筑外墻免抹灰，大大節(jié)省了工期，節(jié)能又環(huán)保。符合國家對揚塵及建筑垃圾治理的政策方向，被越來越多的開發(fā)商所關注和采用。

2 鋁模爬架建造體系

圖1 鋁模板

實現(xiàn)全現(xiàn)澆混凝土外墻就是利用鋁模爬架建造體系。鋁模板是近年創(chuàng)新應用的建筑模板體系，替代原有木模板。鋁模板在工廠中進行生產，在工地上組裝，具有拆模后表面光潔平整，重復利用率高，拼裝施工高效的優(yōu)點。成型后混凝土表面，見圖1 所示。

平整光潔，平整度達到3mm 左右，可以做到全樓二次抹灰，直接鋪貼建筑面層。所有外墻門窗洞口及內墻廚衛(wèi)反坎均可以一次成型，防水性能良好，施工效率大大提高。施工效果見圖2、圖3 所示，內墻采用空心預制墻板，實現(xiàn)全樓免抹灰和濕作業(yè)。

圖2 外墻門窗企口

圖3 廚衛(wèi)陽臺反坎

外墻因采用全混凝土外墻，為爬架提供了良好的使用條件，采用爬架，施工安全性大大提高，因為爬架隨樓層升高附墻爬升，為外墻門窗及裝飾穿插施工創(chuàng)造了條件，使得整個項目整體交付工期節(jié)約20%左右，經(jīng)濟效益優(yōu)勢凸顯。全混凝土外墻鋁模爬架效果，見圖4 所示。

圖4 全混凝土外墻鋁模爬架效果

3 全混凝土外墻剪力墻體系結構設計應用實例及設計要點

本工程位于合肥市廬陽區(qū)，單體建筑26 層，抗震設防烈度7 度，設防分組第一組，場地類別II 類，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，平面布置見圖5 所示。

圖5 結構平面布置與結構三維示意

設計要點①：結構計算時，內隔墻因為采用預制墻板，跟普通結構一樣按隔墻荷載輸入即可，外墻除豎向受力的剪力墻外，混凝土填充墻的計算如果做到合理模擬值得研究。主要是全混凝土外墻的剛度遠遠大于填充墻的剛度，對結構整體剛度影響較大，直接影響結構的自振周期。合理的自振周期是結構抗震計算的重要指標。

為合理確定結構自振周期，本工程分別將外填充墻按梁上荷載和全部剪力墻進行整體計算兩種模型進行分析，發(fā)現(xiàn)兩者的周期比為0.7～0.75 左右，對比見圖6 所示。

圖6 兩種模型周期對比

圖7 拉縫構造

圖8 拉縫節(jié)點構造詳圖

為了減小全混凝土填充外墻對整體結構的周期影響，我們運用結構拉縫技術，實現(xiàn)全混凝土現(xiàn)澆外墻與主體結構的半柔性連接。拉縫技術就是利用拉縫板，將混凝土填充墻與主體結構的側邊和底邊設置30mm 左右的伸縮縫，實現(xiàn)地震作用的變形。頂面與主體結構梁一起整澆，便于混凝土澆筑和振搗。同時考慮到混凝土外填充墻與主體結構的連接為半柔性連接，設計時對結構周期折減系數(shù)取值按《高規(guī)》4.3.17 條推薦的低值取值0.8，經(jīng)多位專家咨詢論證，認為取值是合理的。拉縫構造見圖7 所示。

設計要點②：由于采用全混凝土外墻，外墻荷載較砌體填充墻大，導致底層墻肢軸壓比不容易滿足規(guī)范要求。設計時可采用提高混凝土標號，但過高的混凝土標號在外墻容易產生裂縫，加厚底部墻體容易影響戶內空間；建議適當加長外圍主體結構剪力墻的長度，縮短了填充墻的長度，減小填充對結構整體剛度的影響。

設計要點③：因為全混凝土外墻施工時要考慮布料機施工荷載，尤其是長連廊和陽臺部位，要做施工階段的驗算。布料機一臺施工總重在150kN，遠大于結構正常使用活荷載，同時要考慮連廊兩側荷載不平衡，對長連廊結構的扭轉影響。設計驗算時應考慮荷載的最不利布置。

4 結論

簡而言之，新的全現(xiàn)澆混凝土外墻結構，利用鋁模爬架技術，避免外墻二次抹灰，結構施工過程與裝飾及安裝穿插施工，減少能耗排放，節(jié)約工期，結構設計通過結構拉縫技術，合理確定結構自振周期，調整結構布置，完善結構施工階段驗算，做到安全、經(jīng)濟、合理、美觀，為其市場應用提供良好的發(fā)展前景。

圖9 施工荷載的布置