螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結構設計與施工

張 勝，鐘 易，周錫玲，肖 智，李錦實（.遠大住宅工業集團股份公司，湖南長沙 4003；.湖南農業大學，湖南長沙 4003 ）

2016 年，國務院辦公廳頒布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》明確提出，發展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進新型城鎮化發展的重要舉措。在我國建筑能耗嚴重的情況下，實施高效節能的裝配式建筑是我國建筑可持續發展的必然要求。螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結構建筑是由預制墻板、預制樓板采用螺栓連接而成的一種新型裝配式建筑，其吊裝施工現場無現澆混凝土作業，主體結構吊裝速度可達每天 1 F。施工現場建筑垃圾少，可有效減少環境污染以及材料浪費，是一種高效節能的全裝配式建筑。

1 預制墻板、樓板設計

螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結構建筑采用一體化設計，滿足設計、構件制作及施工安裝等技術環節的要求。其主要受力構件為預制墻板和樓板，墻板、樓板設計除需考慮保溫隔熱、承載能力、運輸、施工等要求外，還應滿足螺栓連接傳力要求。

1.1 預制墻板設計

為確保預制墻板能滿足不同氣候地域保溫、隔熱要求，利用綠建斯維爾軟件以一棟兩層墻板結構 230 m2別墅為研究對象，分別在進行寒冷地區、夏熱冬冷、夏熱冬暖地區建筑節能設計。設計計算結果表明，北方寒冷地區的北京市采用預制夾心墻板，10 cm 擠塑聚苯板為保溫層，采用熱工性能綜合權衡能滿足 JGJ 26—2018《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》的要求；夏熱冬冷地區的長沙市以及夏熱冬暖地區的海口市，設計采用 80 mm 擠塑聚苯板為保溫層 預制空心墻板，其建筑圍護結構熱工性能設計均能滿足當地要求。

北方寒冷地區預制夾心外墻板的內葉板是主要承重構件，需按豎向承重構件進行設計，并且在承重內頁板中實現螺栓連接。為滿足承載力及螺栓連接盒和套筒預埋要求，內頁墻體混凝土厚度≥140 mm，同時最小配筋率滿足≥0.2%。外葉墻板為滿足耐火極限要求其厚度≥50 mm。

為實現預制空心墻板在螺栓連接區有效傳遞荷載，將預制空心墻板四邊區域設計為混凝土實心區，混凝土實心區高度或寬度≥400 mm。預制空心墻板內、外葉墻板厚度均≥50 mm；中間混凝土實心板肋寬度≥150 mm，且保溫材料寬度≤800 mm。預制墻板上開有邊長≤800 mm的小洞口，且在結構整體計算中不考慮其影響時，應在洞口四周配置補強鋼筋，補強鋼筋的直徑≥12 mm。

1.2 預制樓板設計

預制空心樓板按單向板設計，樓板沿跨度方向也采用螺栓連接。為方便預埋螺栓連接盒和螺栓套筒并有效地傳遞荷載，其連接區域亦設計為實心截面。實心截面區域寬度≥250 mm，配置不少于 4 根直徑10 mm的鋼筋，箍筋直徑≥6 mm，間距 200 mm；板肋寬≥150 mm，保溫材料沿板的受力方向布置，寬度≤600 mm。

2 螺栓連接設計

螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結構建筑中預制夾心墻板、空心墻板與空心樓板之間連接均采用螺栓連接。螺栓采用 8.8 級及以下的普通螺栓連接件，包括螺栓連接盒、預埋套筒及螺桿等。

在地震設計狀況下，預制墻板接縫的受剪承載力設計值VuE應按式 1 計算：

預制夾心墻板、預制空心墻板與預制空心樓板之間的水平縫螺栓連接，其數量應滿足式 1 的計算要求，且每塊墻板螺栓個數≥2 個。螺栓間距宜滿足表 1 的要求，螺栓距墻端的距離≥150 mm，且≤450 mm。樓層內相鄰預制夾心墻板、預制空心墻板之間豎向接縫所需螺栓數量按設計計算，且不應少于 3 個。螺栓距頂部和底部≤500 mm，螺栓間距宜相等，且≤1 000 mm。

表1 墻板接螺栓間距單位：mm

抗震設防烈度為 8 度或抗震設防烈度為 7 度的 3 F 以上房屋，在開間進深較大、層高較高時，其角部連接部位采用連接鋼板、雙桿連接盒、連接盒加密布置等加強措施。

采用 ETABS 2018分別對抗震設防烈度為 8 度（0.3g）、7 度（0.15g）和 6 度的 3 F、5 F、6 F結構進行彈塑性分析，模型中墻體、樓板均采用殼單元模擬。通過計算分析螺栓中心最大間距計算分析結果滿足表 2 的要求，同時，螺栓中心距墻端的距離表 2 樓板連接螺栓間距≥150 mm，且≤450 mm。

表2 樓板連接螺栓間距單位：mm

3 主體吊裝施工

螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結構建筑基礎需現澆，通常情況下房屋建筑產品提供商將提供產品基礎參考設計圖紙，客戶根據參考圖紙結合地基土質、使用要求以及施工條件等因素確定基礎形式。基礎澆筑前需做好螺栓套筒精確定位，并采取可靠措施防止澆筑震動過程中產生位移，確保水電管線、基礎預埋螺栓套筒與上部樓板、墻板的精確對位。基礎完工后，上部結構為全預制墻板結構，可采用汽車吊吊裝。根據構件的最大重量及最遠距離選擇吊車型號，確保所有構件均在汽車吊吊裝的有效范圍內。以 4 廳 5 室 3 衛2 露臺的“橡樹莊園”為例，其占地面積 169 m2，兩層總建筑面積 325 m2。預制構件總數為 81 塊，其中墻板 44 塊，樓板 37 塊，選用 QY-75 T 型汽車吊吊裝。配備 5～6人吊裝小組，計劃每班吊裝 20～30 塊構件，計劃工期為 2 d。先吊裝第 1 F 位于基礎梁上的 13 塊樓板，樓板吊裝施工前，將連接螺桿擰入基礎梁預埋套筒內至設計長度，并采用≥M 10的抗收縮砂漿坐漿。樓板吊裝過程中應逐一按順序進行安裝，嚴禁因中間漏放而采取后插安裝。按照“慢起、快升、緩降”原則，同時確保螺栓桿與樓板洞口對孔準確，緩慢將樓板落位，樓板落位用專用扭矩扳手擰緊連接螺栓。

第一層墻板共計 22 塊，吊裝前在墻板底部用抗收縮砂漿坐漿，并進行螺栓桿檢查與調直。墻板吊裝落位后安裝臨時支撐，每塊墻板臨時支撐不應少于 2 道；原則上每塊構件斜支撐數量為＜4 m 布 2 根，4～6 m 布 3 根，≥6 m 時布 4根。采用經緯儀進行垂直度檢查，通過斜支撐調整構件垂直度，外墻垂直度應控制在 ±4 mm 以內。采用水準儀，利用塔尺后視已知點標高，再將塔尺置于板底墊塊處，進行標高復核。

4 結 語

長期以來磚混結構因其施工技術簡單、工程造價低廉，在我國廣大鄉村低、多層建筑中得到廣泛應用。但磚混結構存在自重大、高度受限制、抗震性能差、浪費資源等缺點。據建設部 2016 年城鄉建設統計公報顯示：2016 年，全國村鎮房屋竣工建筑面積 10.6 億 m2，其中住宅 8.0 億 m2，公共建筑 1.1 億 m2，生產性建筑 1.5 億m2。2016 年年末，全國村鎮實有房屋建筑面積 383.0 億 m2，其中住宅 323.2 億 m2。因此有必要在廣大鄉村推廣使用螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結構建筑以取代一部分對環境破壞大、抗震性能差、品質難以保證的傳統磚混結構建筑，從而有效地提高勞動生產率、提高鄉村居住品質、促進人與自然和諧發展。