全預制裝配整體式剪力墻住宅結構設計及應用

李偉杰

珠海泰基建筑設計工程有限公司 廣東 珠海 519000

引言

當下隨著建筑行業的不斷發展，多種新型建造模式也被提出。這其中裝配式建筑是具有諸多應用優勢，符合未來發展前景的一種建筑形式。裝配式建筑的整體施工速度快、外部影響因素少，但也必須明確其在前期設計以及技術應用的過程是充滿更多難點問題的，若在保障階段準備不到，也會使建筑整體品質大打折扣。當下，在行業內有部分裝配式建筑在應用過程中存在技術應用不合理、設計方案考慮不全面的問題，這也一定程度上限制了裝配式建筑的發展。因此，探究裝備是整體剪力墻住宅結構的設計與應用，能夠確保行業更好發展。

1 全預制裝配式住宅的難點問題

從設計和應用的角度對全預制裝配式住宅建筑等難點問題進行分析，可從以下幾個方面展開討論。

裝配式建筑是需要進行專項深化設計的，其并不是簡單的將一般建筑結構進行拆解；而對于全預制裝配式建筑而言，首層位置和建筑空間內部位置的設計影響因素更多，同時也需考慮到住宅類建筑各個位置具有關聯特性，一旦出現前期設計失誤問題，則對建筑整體的質量影響都是十分明顯的。

從當下實際應用的角度來看，裝配式建筑在建造過程中的質量管理問題，核心部分在構件的預制與生產階段的處理問題，目前行業產業鏈不夠完善的問題，也一度限制了裝配式建筑的發展。全預制裝配式住宅所進行生產的構件更多，質量要求更高，同時針對建筑整體均采用裝配式的形式及尺寸誤差問題，也是需要引起重視的。

裝配式建筑在建造過程中的質量管理一直是一個核心優勢，但從實際應用的層面上來看，由于當下行業內，技術普及率以及施工工人經驗等問題，過程中的質量管理仍是值得引起重視的。此外，全預制裝配式住宅需要進行安裝位置更多，尤其對于剪力墻位置整體安裝難度較大，同時質量影響因素眾多，這些都是可能產生管理失誤的難點問題。

裝配式建筑由諸多構件構成，而各個構件如何進行連接拼裝、按照何種次序進行連接拼裝，都會影響建筑工程整體質量成果以及施工的便捷程度。若在設計過程中未能精確地考慮到各個細節問題，則會影響到工程項目的實際應用階段。

2 全預制裝配式住宅結構設計

2.1 結構設計與施工深化

全預制裝配式住宅在完成初步設計之后，并不能依照著初始結構設計方案進行構件的分割與后續生產安裝，還需對結構整體進行施工深化，因其需要考慮到該結構分割后再進行拼裝的問題，在這個過程中對構件質量性能的折損是無法避免的。通過必要的結構設計與施工深化環節，針對裝配式建筑的特殊需求進行方案的再次優化，同時在該環節中也可針對后續生產、現場安裝等關于裝配式建筑的實際內容出具專項方案，也可通過模擬分析的形式對設計方案進行校驗，確保其滿足裝配式建筑的若干需求[1]。

2.2 構件分割和生產設計

構件的分割與生產設計工作主要圍繞著以下幾個方面進行：一是對于構件尺寸的確定，要根據實際產能需要和現場施工需要來開展這項工作，從理論層面上構建的尺寸越大越好，但實際上大尺寸的構件將更不利于生產運輸，同時在安裝吊裝過程中也會產生更大的安全隱患，因此需要平衡各個因素之間的影響；二是對于生產諸多問題的設計，例如鋼筋工程的設計、模板工程的設計、原料的確定以及配合比設計、生產及養護方案的明確等一系列問題。如某工程的裝配式構件分割，明確各個構件的具體特性，并出具詳細的方案為分割和生產提供參考，將有助于工程項目管理目標的達成。

2.3 安裝施工次序設計

安裝施工測序也是需要進行專項設計的。需要考慮到構件的生產順序以及安裝順序，在全預制裝配式住宅中，由于不采用現澆進行輔助施工的形式，因此若存在施工次序錯誤的問題，則會影響后續構件的正常安裝。設計過程中要保障安裝工作的順利推進與實現，秉承先下后上、先內后外的安裝次序，確保安裝方案的落實；除了考慮施工便捷程度之外，也需保障施工過程中的安全性，避免在安裝的全流程中出現懸挑性臨時停留、構件受到剪力作用等影響。在安裝順序設計過程中，可借助BIM三維模型技術進行模擬施工演示，以尋求最佳的解決方案。

2.4 構件連接方式設計

裝配式構件是將建筑結構整體進行分割后運送到現場進行安裝的一種形式，因此，各個構件之間的連接方式問題也是需要進行專項設計的。在全預制裝配式住宅中，一般采取灌漿的形式，完成各個構件的連接，主要是在安裝完成之后進行調試，而后可靠支撐，利用專用的灌漿料注入到施工預留的連接位置當中，在其硬化之后就能夠實現可靠的連接。為了保障工程整體的質量的安全性，一般不采取灌漿連接之外的連接方式設計。下圖展示的為裝配式建筑構件連接的一種常用方式，通過灌漿套筒利用專用的灌漿料，將兩端預留鋼筋進行可靠連接，以實現構件固定的作用。

圖1 裝配式構件灌漿套筒示意圖

3 全預制裝配整體式剪力墻結構應用

3.1 工程前期的需求勘察

裝配式建筑的前期環節是十分重要的，在上一章中主要圍繞著裝配式建筑，住宅結構設計的若干問題展開分析，設計的參考內容以及基準需求的提出，離不開必要的工程前期勘察工作。主要明確以下幾個問題：全預制裝配式住宅若包括地基工程，則對于自然土體的穩定性以及前期地基處理加強是有著更高要求的；當下由于技術限制和保障因素的不夠完善，對于超高層裝配式建筑的可行性仍是有待考量的；在項目開展前，除了明確環境需求之外，還應考察當地市場與供應鏈保障情況，若沒有構件的預制及生產條件，顯然也會使工程項目的需求難以實現，導致項目難以發展[2]。

工程需求勘察的問題，從環境、市場、供應鏈、技術能力等多個方面同步展開，對于全預制裝配式住宅高品質建造需求的實現，離不開各個環節之間的共同保障。而前期需求勘察，一方面是為后續的設計與施工階段提供必要的依據，另一方面也是對自身能力的查缺補漏過程。需要考慮到裝配式建筑得以順利落地，離不開上述各個環節提供必要的支持。在進行需求勘察的過程中，盡可能以客觀、全面、科學的心態開展各項工作，同時依據勘察到的成果進行后續工作的開展。在該環節中也需明確前期決策方案與設計方案和實際需求的匹配程度。

3.2 裝配式構件產業鏈完善

裝配式建筑的產業鏈問題一直是行業內亟待解決的，對于全預制裝配式住宅所需要的構件種類多，整體生產體量更大，同時對于構件也具有著更為完善的質量要求。從這個角度來分析，盡早完善裝配式構件的產業鏈，能有助于全預制裝配式住宅建造模式的大力發展。產業鏈的完善應從以下幾個方面進行：首先是對于混凝土組分原料的供應。我國建筑材料質量管理體系較為明確，同時我國地廣物博能夠對各種材料實現精準供應與全面供應，但仍需注意的問題是，在裝配式建筑混凝土構件施工的過程中，對各個組分材料均有著更高的品質要求，需要盡可能控制雜質含量和含水率，以免對后續的工程質量造成影響。二是對于混凝土預制構件供應商的明確。在全預制裝配式住宅中，剪力墻構件的生產質量要求高，同時為了真正實現質量管理，需要采取一次成型的形式，而在該過程中的質量管理工作，除了與供應商自身的生產能力有關之外，也需通過前期設計進行保障。三是對于混凝土預制構件的運輸與倉儲。這通常是行業內容易忽視的問題，可當下的實際情況是有相當一部分構件破損，就是因為不合理的運輸和倉儲所產生的，大大影響工程質量與整體經濟效益，可針對裝配式建筑的特殊需要進行運輸車輛的改裝以及廠房的建造，適配裝配式建筑運輸和倉儲的特殊需求[3]。

3.3 施工過程中質量管理

對于裝配式建筑而言，施工過程中的質量管理工作設計內容較小，但同樣重要。全預制裝配式住宅在現場的拼裝安裝過程中，其質量影響因素更多，整體管理難度更大。為突出本文重點，在本一小節中僅圍繞著剪力墻在安裝過程中的質量管理，提出若干優化對策：一是需要明確項目的施工次序，對于剪力墻的施工工作需要逐層進行，同時應保障前續工程完成之后，再開展本層剪力墻的安裝作業；二是對于剪力墻其需要上下均進行灌漿連接，而對于頂部灌漿在行業內是存在質量管理難點問題的，可通過研發新型器具或采用高效率灌漿材料的形式，來避免在進行連接作業過程中出現的漏漿問題，也需要在關鍵工作開始之前，對縫隙進行簡單的處理，避免漿料自身凝固受到影響；三是對于尺寸偏差，檢驗墻構件不同于外墻構件，需盡可能減少尺寸偏差的問題，以免對后續施工工作造成影響，同時也要保障構建自身的垂直度。只有在高垂直度保障下，才能夠滿足項目質量要求的實現，確保其與設計方案的結構特性相一致。在項目開展過程中，上述質量管理內容的實現，需要多個因素的共同保障，因此在進行全預制裝配式住宅施工過程中，其質量管理也需從人員、機械材料等多個層面同步展開。

4 結束語

本文從全預制裝配式整體剪力墻結構的設計與應用問題展開討論，裝配式建筑其眾多優勢的顯現是有目共睹的，但在施工安裝過程中的質量控制要點以及設計技術問題也將更多地集中在前期設計以及技術管理階段。在新形勢下，對于全預制裝配式住宅的需求越來越多，而若想使該建造模式普及發展，則明確設計過程中的諸多要點問題，并進行全面的技術管理是有必要的。裝配式建筑的應用優勢之一就是質量管理的穩定性，而高質量裝配式建筑的實現，也離不開全面的設計與技術應用環節。本文主要從設計的角度入手，全面探究了全預制裝配式建筑結構在設計過程中需要明確的各個問題。