裝配式混凝土剪力墻結構施工技術分析

王占林 五礦二十三冶建設集團有限公司

1 前言

隨著生態文明建設的進一步推進，傳統現澆建造方式的弊端不斷顯現，我國建筑行業亟需找到新的發展路徑。在政策及市場的推動下，以裝配式混凝土結構快速發展為代表的新型建筑工業化進入了新一輪的高速發展期，裝配式混凝土結構是經工廠生產構件，再到現場組裝而成的，實現了精細化分工，有利于大幅提升生產效率，同時降低對人力資源的需求，具有節省工期與節能降耗等優點。為進一步促進裝配式建筑行業的發展，加強相關技術的研究具有重要意義。本文以裝配式混凝土剪力墻結構施工技術為主要研究對象展開分析。

2 裝配式建筑發展情況

隨著可持續發展理念的提出，資源耗竭、環境破壞等問題在全球備受關注。建筑業是資源消耗大戶，傳統的粗放施工工藝造成大量的資源浪費和環境污染，因此，我國建筑行業亟需轉向集約精細化生產，走綠色、生態、可持續路線。裝配式建筑的興起，促進了我國建筑行業的轉型升級，它不僅提高了產品質量、縮短工期，而且使建筑回收成為可能。

在GB/T 51129—2017《裝配式建筑評價標準》中，裝配式建筑的定義為“由預制部品部件在工地裝配而成的建筑”。GB/T 50231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》中將其定義為“結構體系、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的主要部分采用預制部品部件集成的建筑”。其最主要的特征是把大量的現場作業轉移到工廠進行，采用預制的現代化生產方式。從20世紀50年代，裝配式建筑就在新中國生根發芽，直至“十二五”期間，國家層面開始大力推動裝配式建筑的發展。2017年，國家首批認定北京等30個城市作為裝配式建筑發展示范城市和195個裝配式建筑產業基地。隨著各大城市的積極響應，房地產開發企業、預制構件生產企業的不斷加入，國內裝配式建筑得以快速發展。根據目前國內情形來看，建筑工業化主要以預制混凝土、鋼結構的裝配式結構為主，進入了全面發展的重要時期。據統計，2020年，我國新開工裝配式建筑面積達6.3億平方米，占新建建筑面積的20.5%。其中，裝配式混凝土結構占比達到68.3%，市場占有率進一步提高，本文主要圍繞裝配式混凝土結構的應用展開詳細分析。

3 裝配式混凝土剪力墻結構施工關鍵技術分析

目前，就裝配式混凝土剪力墻結構施工技術實際應用情況而言，其結構構件形式豐富，包括豎向剪力墻板、樓梯板、陽臺以及水平疊合樓板等，構件實際施工相對簡便，嚴格按施工方案作業即可。下文主要對裝配式混凝土結構施工關鍵技術進行分析。

3.1 預制構件的制作

預制構件是用預制混凝土經鋼模具現場澆筑振搗密實，混凝土硬化形成的預制混凝土構件。通常的構件類型分為：預制混凝土保溫外墻、預制混凝土不含保溫外墻、預制柱、預制混凝土梁、預制樓梯、預制樓面板、預制陽臺板、預制陽臺掛板、預制剪力墻、預制輕質隔墻、預制凸窗、預制PCF板等。

預制構件又分為水平構件和豎向構件，豎向構件在結構中主要承受豎向荷載，主要為預制柱、預制梁、預制剪力墻等；水平構件主要是三板結構：預制墻板、預制疊合樓面板、預制樓梯等。預制構件開模生產前必須先對開模的第一個產品進行質量檢驗，并組織專家會審，會同建設單位、監理單位、施工總包、構件生產企業、設計單位各方進行質量驗收并現場簽字確認后，方可通知構件生產企業開始批量生產。由施工單位牽頭組織各方進行構件質量會審，只有檢驗合格后才能進行混凝土預制構件的批量生產。

3.2 預制構件的運輸與堆放

預制構件生產后需從工廠運輸到工地現場進行施工安裝，其中構件運輸工作顯得至關重要。運輸工作主要是把構件廠生產的預制構件運輸到施工方指定的工地現場構件存放架處，方便塔吊后期調運及安裝，一般每棟樓下會設置專門的構件存放架，避免出現不同樓棟構件亂放，影響后期的現場調運。預制構件的堆放場地也有一些特殊要求，場地最好做過硬化處理，不能用松軟土面，構件需墊高，防止雨水浸泡，場地排水系統需完善、堅實，方便構件運輸車及吊車通行，構件之間應在適當位置搭設砌塊，構件之間根據砌塊承載力的疊層數確定堆放的穩定性。

3.3 預制構件的安裝與連接

預制混凝土構件與現場現澆構件的安裝也是裝配式建筑的重要一環，安裝及現場的施工鏈接至關重要。一般的施工工藝是通過塔吊或吊裝機械將預制構件吊運至指定位置，通過人工扶板到指定位置，如圖1所示，將現場施工預留的直立鋼筋對到預制構件底部預留的鋼筋套筒中，保持構件垂直穩定后安裝固定斜撐。

圖1 預制墻安裝現場施工示意

設施全部安裝完成后撤去吊繩，用相同做法安裝下一塊構件。等同一層全部構件安裝完畢后，灌漿縫全部封堵完成后進行灌漿前的構件質量及灌漿孔檢查，檢查灌漿孔是否有堵住不通的情況。全部安裝及檢查完成后進行灌漿施工。預制構件的吊裝工作需要根據不同的構件類型及現場的施工條件進行，對構件提供專業的吊裝及運輸方案，并經現場技術負責人及監理審批。

3.4 質量驗收和維護

預制構件的質量驗收是構件安裝的主要施工任務，在建筑的生命周期和技術改進中發揮著重要作用。裝配式混凝土建筑與現澆混凝土建筑的質量驗收工作在驗收內容上存在差異，裝配式建筑的質量驗收需要準備的資料比較多，因管理嚴格，每個步驟及施工環節都需要對施工及構件的質量進行嚴格把控，層層過審。

4 實例分析裝配式混凝土剪力墻結構施工技術要點

4.1 工程概況

此項目為住宅建筑，住宅地上建筑面積為138480m2。建筑地上層數4～6層，標準層層高均為2.8m，樓體以板式建筑形態構成。立面設計采用了一些新中式建筑精粹符號，強調品質感。主要戶型采取大開間短進深的結構形式，以對稱性布局為主，戶型動靜分區明確，單體效果如圖2所示。

圖2 單體效果

本工程結構設計使用年限為50年，住宅樓建筑抗震設防分類為丙類,抗震設防烈度8度（0.20g），設計地震分組為第二組,場地類別為Ⅱ類,地基基礎設計等級為二級。住宅樓采用預制裝配混凝土技術體系；建筑設計采用戶型標準化、廚衛模塊化、建筑裝修一體化設計，所有住宅均采用全裝修。主樓均采用裝配式剪力墻結構，地上各層采用預制豎向構件和水平構件，包括預制剪力墻內外墻板、疊合板、預制空調板、預制樓梯等。

4.2 預制率、裝配率

裝配式空心板疊合剪力墻結構是全部或部分豎向抗側力構件，采用預制混凝土空心墻板、墻板孔內現場后澆混凝土成為疊合剪力墻的結構，其設計依據為現行的國家標準GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》及相關建筑結構設計規程。項目36棟住宅樓地上首層～頂層均為裝配式空心板疊合剪力墻結構體系，共有三種單元形式，根據地方預制率、裝配率計算規則進行計算，各樓的預制率、裝配率見表1。

表1 本項目裝配式建筑指標匯總

4.3 裝配式混凝土剪力墻結構施工技術要點

4.3.1 構件生產

（1）工業化生產：空心板疊合墻體系由于構件標準化程度高，從模具組裝、鋼筋綁扎及埋件安裝固定、混凝土成型、混凝土養護、構件脫模起吊、質量檢驗、構件標識以及存儲和運輸等都已形成成熟的鏈條。并且，現有生產線已投入使用自動智能鋼筋焊接機器人、混凝土輸料系統等自動化生產設備，生產好的成品構件也可通過預埋芯片及二維碼作為標識。日后，可根據空心板疊合墻體系的特點及項目實際情況，大批量投入使用成型鋼筋，便于操作，節約材料，更進一步為構件生產提質增效。

（2）信息化生產：空心板疊合墻體系由于企業自身具備一定程度的全過程一體化建造的優勢，已完成了標準化部品部件庫并搭建了適用于自身的BIM應用平臺，對生產環節的進度、質量、物流、庫存及成本等進行直觀管控，減少人工失誤造成的質量和進度的影響。并且，可與施工方共享平臺進行聯動。有效避免出現構件供應不及時影響工期，或構件供應過早造成場內堆積的情況。日后，可進一步完善生產環節與前端設計、后端施工的銜接，前至方案設計的構件選型，后至施工吊裝安裝，使信息化管理統籌協調于項目全生命周期，提升裝配式建筑的高質高效的技術優勢。

4.3.2 現場安裝

（1）預制空心板剪力墻吊裝：本工程空心板疊合墻中的豎孔在工廠中預制為貫通或非貫通兩種形式，形狀可為方孔、矩形孔或長橢圓孔，且相鄰豎孔之間需設置縱肋。墻體內布置受力雙層鋼筋網片，并以拉筋拉結。非邊緣構件空心墻板構造示意如圖3所示，一字形預制構造邊緣構件空心墻板構造如圖4所示。預制空心板剪力墻結構的孔洞率約為33%～35%，構件每延米自重約為1t左右，相對較輕的自重使預制構件有了在塔吊吊裝范圍以內尺寸加大的可能，提高了吊裝效率，結合前文所述現場復雜節點濕作業減少，可加快施工進度。考慮到需要避免工人踩踏樓板時對豎向構件的擾動，工期可縮短至5天一層。

圖3 非邊緣構件空心墻板構造示意

圖4 一字形預制構造邊緣構件空心墻板構造示意

（2）構件連接：①空心板疊合墻豎向連接構造，如圖5是通過直鋼筋或U形短鋼筋，將其后插于剪力墻豎孔內實現上下層的豎向連接。連接鋼筋的直徑不小于豎向分布鋼筋的直徑，間距不大于豎向分布鋼筋的間距，搭接長度不小于1.2LaE，邊緣構件的豎向鋼筋搭接長度不小于1.6LaE。設計時由于豎向鋼筋的錯位搭接，可取不小于1.1倍的墻體豎向鋼筋實配面積配置連接鋼筋。②水平連接構造措施，連接段可采用接縫寬度不小于100mm的后澆豎向接縫或密拼連接，本項目中采用了接縫連接形式，如圖6所示。空心墻板內后插環形水平連接鋼筋，其直徑不小于空心墻板水平分布鋼筋直徑，間距不大于水平分布鋼筋間距，不包括加密區水平分布筋的間距。連接鋼筋伸入預制段和現澆段的搭接長度均不小于LaE。

圖5 空心板疊合墻豎向連接示意

圖6 空心板疊合墻水平連接（密拼）示意

5 結語

綜上所述，綠色發展是世界發展的潮流和趨勢，建筑工業化是建筑綠色生態化的必由之路，裝配式建筑具有節能環保、成本節約等諸多優勢，還可縮短施工工期，促進建筑企業經濟效益提升。裝配式混凝土剪力墻結構在國內已經實現較大范圍推廣，為有效提升建筑工程質量與品質，需嚴格控制生產與安裝各道工序，充分發揮裝配式建筑應有的優勢，促進建筑行業健康可持續發展。