淺析疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)

劉戰(zhàn)勇 鄧飛躍 姚 琦

（中建七局第四建筑有限公司，陜西 西安 710000）

1 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系

疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系是內(nèi)外兩層預(yù)制混凝土頁板，中間采用鋼筋籠連接的預(yù)制墻板，利用吊裝設(shè)備現(xiàn)場拼裝后，再在中間空腔部位澆筑自密實混凝土，與現(xiàn)澆混凝土剪力墻、邊緣構(gòu)件、樓板共同形成的疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要由預(yù)制部分和現(xiàn)澆部分組成。預(yù)制部分是由內(nèi)外兩層預(yù)制混凝土墻板，中間通過桁架鋼筋將內(nèi)外兩層預(yù)制混凝土墻板連接起來，形成中間具有空腔的墻體，在預(yù)制構(gòu)件廠加工完成，現(xiàn)場吊裝就位?，F(xiàn)澆部分是疊合剪力墻中間空腔填充的自密實混凝土部分，疊合剪力墻上下、左右通過鋼筋與上層構(gòu)件、現(xiàn)澆混凝土剪力墻、邊緣構(gòu)件連接成整體，與疊合剪力墻中間空腔部位同時澆筑自密實混凝土，樓板采用普通混凝土澆筑。疊合剪力墻不需要套筒灌漿連接，具有整體性好、防水效果好的顯著特點。疊合剪力墻綜合了現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)整體性能好、裝配構(gòu)件現(xiàn)場拼裝速度快等優(yōu)點，采用內(nèi)外頁板代替模板，節(jié)省現(xiàn)場模板安裝工作量，不僅可減少現(xiàn)場人員投入、提高施工效率，而且減輕了支撐體系的壓力，安全性也相應(yīng)提高。

疊合剪力墻還可以實現(xiàn)保溫一體化，即在外頁板內(nèi)部設(shè)置保溫層，將保溫材料與疊合墻合在一起吊裝，省去現(xiàn)場的保溫作業(yè)工序，大大提高了保溫和防火性能。

疊合剪力墻生產(chǎn)主要采用信息技術(shù)，將施工圖紙信息轉(zhuǎn)換成構(gòu)件生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，由工廠智能化系統(tǒng)通過生產(chǎn)流水線，機械手輔助生產(chǎn)構(gòu)件，實現(xiàn)智能制造，不僅大大減少人員投入，工廠流水線生產(chǎn)作業(yè)較現(xiàn)場施工效率得到了顯著提升，而且機器生產(chǎn)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)定程序進行加工，規(guī)避了由于施工人員技術(shù)水平差異而造成的質(zhì)量問題，構(gòu)件精度和施工質(zhì)量均得到大幅提高。同時，設(shè)計復(fù)雜或個性化造型均可通過工廠定制模具實現(xiàn)，使個性化設(shè)計與工業(yè)化生產(chǎn)能夠更好結(jié)合。生產(chǎn)過程大致可分為以下步驟：

（1）機械手在臺模上自動布置一側(cè)墻板側(cè)模。

（2）在側(cè)模內(nèi)安裝墻板桁架鋼筋，配筋形式與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同，作為連接墻板的兩層預(yù)制片與中間空腔部位自密實混凝土的拉結(jié)筋既增強了預(yù)制疊合剪力墻兩層預(yù)制片的強度和剛度，又保證了預(yù)制構(gòu)件在運輸和現(xiàn)場吊裝時不會損壞，并與中間空腔自密實部分有效連接，形成整體，增強防水效果。

（3）澆筑一側(cè)墻板混凝土，養(yǎng)護成型。

（4）拆除側(cè)模，用夾具將已成型墻板夾住，整體翻轉(zhuǎn)180度。

（5）機械手在臺模上自動布置另一側(cè)墻板側(cè)模。

（6）側(cè)模內(nèi)澆筑混凝土，同時將翻轉(zhuǎn)后的已成型墻板與鋼筋籠一起壓入混凝土，拆除夾具，養(yǎng)護成型。

（7）拆除側(cè)模，起吊裝車，完成生產(chǎn)。

2 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系、實心剪力墻結(jié)構(gòu)體系的對比研究

2.1 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點

（1）工業(yè)化生產(chǎn)。疊合剪力墻預(yù)制構(gòu)件經(jīng)設(shè)計深化后由預(yù)制構(gòu)件工廠流水線加工生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)境比施工現(xiàn)場好，各工段由專業(yè)操作工人負責(zé)，技術(shù)熟練程度高，且受天氣等外界影響因素小，能夠保障工人生產(chǎn)勞動條件，有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量，便于產(chǎn)品的檢驗，保證構(gòu)件質(zhì)量符合要求，疊合板剪力墻預(yù)制構(gòu)件外觀質(zhì)量均可作為清水混凝土墻面直接使用。機械加工生產(chǎn)較人工制作生產(chǎn)效率明顯提高。另外，工廠模具能夠靈活制作，以滿足不同的造型結(jié)構(gòu)，特別是復(fù)雜的造型，比現(xiàn)場施工更有優(yōu)勢。

（2）方便快捷。疊合剪力墻構(gòu)件工廠加工完成運輸?shù)浆F(xiàn)場后只需進行預(yù)制構(gòu)件安裝連接即可，疊合墻兩側(cè)頁板代替模板使用，現(xiàn)場無需支設(shè)模板，可大大減少現(xiàn)場人員投入，便于現(xiàn)場管理。

（3）綠色環(huán)保。疊合剪力墻全部在封閉工廠制作，完成后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場吊裝，減少了現(xiàn)場施工工作量和材料使用量，為現(xiàn)場文明施工管理創(chuàng)造有利條件，便于現(xiàn)場管理，有效減少粉塵、建筑垃圾、建筑噪音等污染源，對周邊環(huán)境影響小，體現(xiàn)了綠色環(huán)保的建筑理念，現(xiàn)場文明施工程度也會得到改善。

（4）預(yù)制疊合剪力墻的制作模具均為機械加工生產(chǎn)，精度相對較高，提高了預(yù)制疊合剪力墻構(gòu)件的尺寸精度和外觀質(zhì)量。另外，在構(gòu)件深化設(shè)計階段，可根據(jù)設(shè)計要求將外墻保溫層與水電管線在構(gòu)件加工時一次生產(chǎn)，充分發(fā)揮了工業(yè)化生產(chǎn)的諸多優(yōu)勢，彰顯了預(yù)制疊合剪力墻在技術(shù)經(jīng)濟方面的積極效益。

（5）節(jié)約工期。疊合剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可減少支模、拆模、鋼筋綁扎等一系列工序，縮短工期，節(jié)約管理成本，經(jīng)濟效益顯著。

2.2 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的缺陷

針對目前疊合剪力墻的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)歸納了疊合剪力墻存在的問題，主要包括：整體性較現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)差、設(shè)計施工驗收標(biāo)準(zhǔn)不夠成熟、缺乏專業(yè)安裝工人、構(gòu)件廠數(shù)量少且覆蓋面小、推廣難度大。

2.2.1 整體性較現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)差

疊合剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大特點是工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝、構(gòu)件之間由邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆節(jié)點連接成整體。采用疊合剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑整體性和抗震性能取決于邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆節(jié)點的施工質(zhì)量，對于地震多發(fā)區(qū)域，其重要性更為突出，為了滿足設(shè)計對建筑整體性和抗震性的要求，應(yīng)加強節(jié)點連接措施，確保施工質(zhì)量。疊合剪力墻上下、左右均通過連接鋼筋與上層構(gòu)件或現(xiàn)澆剪力墻、邊緣構(gòu)件形成整體，因此，連接鋼筋的安裝質(zhì)量尤為重要。

2.2.2 設(shè)計施工驗收標(biāo)準(zhǔn)不夠成熟

目前，我國已出臺了《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及多個地方標(biāo)準(zhǔn)，但由于疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，其規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)還不夠具體，需要不斷修訂和完善。

2.2.3 缺乏專業(yè)安裝工人

由于疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的開發(fā)時間較短，施工技術(shù)還沒有全面推廣，大部分建筑工人還沒有使用過，隨著技術(shù)的不斷推廣，專業(yè)人員的培訓(xùn)也要跟進，以滿足建筑市場的需求。

2.2.4 構(gòu)件廠數(shù)量少、覆蓋面小

由于疊合剪力墻是在工廠預(yù)制，需要通過大型運輸工具運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝，如果運距較大，運輸成本將大幅增加，從而增加建造成本。因此，在選擇構(gòu)件加工廠時，要考慮與施工現(xiàn)場的運距，合理選擇預(yù)制構(gòu)件加工廠。

2.2.5 推廣難度大

疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系是近幾年推廣的一種新型施工工藝，在初始應(yīng)用階段，由于人們的認(rèn)知等原因，在推廣過程中存在一定的阻力。一方面，預(yù)制構(gòu)件建廠投資大，長遠效益可觀，但效益回收周期較長，短期經(jīng)濟效益不明顯，而且疊合剪力墻構(gòu)件從設(shè)計、生產(chǎn)到安裝的全過程都需要由高水平的專業(yè)人員完成；另一方面，盡管從理論計算和大量試驗方面都證明了疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的可行性，但宣傳力度不夠，人們對它的認(rèn)知水平尚未達到完全接受認(rèn)可的程度，這些都增加了疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的推廣難度。

2.3 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系存在的問題

2.3.1 設(shè)計環(huán)節(jié)

設(shè)計個性化與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化之間存在矛盾，雖然通過改變模具在一定程度上解決了模數(shù)化限制的問題，但卻會增加成本，不能完全解決模數(shù)化限制問題。

2.3.2 生產(chǎn)環(huán)節(jié)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)面臨的主要問題是工業(yè)化水平較低、模具攤銷成本高、構(gòu)件生產(chǎn)精度低、預(yù)留預(yù)埋較困難、工廠覆蓋范圍有限等。

2.3.3 施工環(huán)節(jié)

施工環(huán)節(jié)面臨的主要問題是關(guān)鍵連接保證率低且不易檢查檢測、構(gòu)件運輸受限、構(gòu)件吊裝受限、施工操作復(fù)雜、工序交叉多、機械化水平低等。

2.4 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點

目前預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯技術(shù)已相對成熟，在裝配式建筑領(lǐng)域被普遍采用，預(yù)制剪力墻是裝配式建筑的主要構(gòu)件之一，其主要形式有預(yù)制實心剪力墻和預(yù)制疊合剪力墻。因此，疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系與實心剪力墻結(jié)構(gòu)體系比對，主要優(yōu)點如下：

（1）預(yù)制實心剪力墻自重大，對生產(chǎn)、運輸、吊裝設(shè)備設(shè)施的要求高。而疊合剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重可減少50%，便于生產(chǎn)、施工、運輸，而且由于自重輕，可實現(xiàn)大板塊吊裝，減少拼縫。

（2）預(yù)制實心剪力墻時，端部需預(yù)留鋼筋與相鄰構(gòu)件連接，生產(chǎn)時需在模具上按鋼筋位置開洞，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，模具重復(fù)使用率較低。疊合剪力墻構(gòu)件四面端部均無需預(yù)留鋼筋，模具重復(fù)使用率較高，生產(chǎn)工藝簡單，有效降低成本，提高生產(chǎn)效率，且無生產(chǎn)、運輸、存放等造成鋼筋變形的缺陷。

（3）預(yù)制實心剪力墻在上下連接時，通常采用套筒灌漿連接，上下剪力墻的鋼筋精準(zhǔn)對位的設(shè)計、施工要求較高，施工質(zhì)量難以保證。而疊合剪力墻結(jié)構(gòu)上下、左右均采用鋼筋與上層構(gòu)件或現(xiàn)澆段剪力墻、邊緣構(gòu)件連接，形成整體，施工方便，避免了套筒連接灌漿質(zhì)量難以保證的問題，成本也相應(yīng)降低。

（4）疊合剪力墻可將保溫體系進行預(yù)制復(fù)合，實現(xiàn)保溫、外墻裝飾一體化，減少工序，節(jié)約成本。

（5）疊合剪力墻空腔部位采用自密實混凝土澆筑，整體性較預(yù)制實心剪力墻更可靠，無拼縫，防水性能更好。

3 技術(shù)指標(biāo)及施工工藝

3.1 技術(shù)指標(biāo)

疊合剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范進行構(gòu)件、體系的設(shè)計與分析，構(gòu)件的受力、破壞模態(tài)與現(xiàn)澆構(gòu)件一致，具有與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)一致的抗震性能，符合《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51231-2016）現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求，同時符合《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1-2014）、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造》（15G310-1～2）、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)表示方法及示例（剪力墻結(jié)構(gòu)）》（15G107-1）等現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求和《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工與質(zhì)量驗收》等相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 適用范圍

疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系適用于抗震設(shè)防烈度8度及以下地震地區(qū)和非地震區(qū)的剪力墻結(jié)構(gòu)住宅、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的多層和高層公共建筑，包括學(xué)校、辦公、商業(yè)、醫(yī)院等，其適用高度可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和抗震設(shè)防烈度進行選擇，抗震設(shè)防烈度越大，適用高度越小。目前，疊合剪力墻多用于高層住宅建筑，抗震設(shè)防烈度8度，最大適用高度為70m；抗震設(shè)防烈度6度及以下，最大適用高度可達130m，適用范圍較廣，突破了高度局限性的技術(shù)瓶頸。

3.3 施工工藝

3.3.1 工藝流程

測量放線→復(fù)核豎向預(yù)留插筋→現(xiàn)場制作控制墊塊并復(fù)核標(biāo)高→疊合剪力墻運輸、現(xiàn)場吊裝就位→斜支撐安裝→垂平度調(diào)整并固定→連接節(jié)點鋼筋制作與安裝→安裝水平換裝連接鋼筋→現(xiàn)澆部位模板安裝→底部空隙封堵處理→檢查驗收→澆筑自密實混凝土。

3.3.2 施工控制要點

①測量放線：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙定位在樓板面上放出每塊疊合剪力墻的安裝位置線和控制線，吊裝前必須進行100%全面復(fù)核，確保準(zhǔn)確無誤。檢查調(diào)整墻體豎向預(yù)留插筋，其位置偏差不得大于±10mm，插筋位置比兩片墻板凈空尺寸小20mm為宜。測量放置水平標(biāo)高控制墊塊，墊塊高度控制在疊合剪力墻底部距樓板面約40mm的空隙處，便于調(diào)整疊合墻的水平標(biāo)高，同時也便于封堵處理，每塊疊合剪力墻至少有4塊墊塊，每個端部2塊，用水準(zhǔn)儀測量，必須保證每個墊塊在同一水平標(biāo)高上，確保疊合剪力墻安裝垂直度滿足要求。

②疊合剪力墻吊裝：從堆場或運輸車上進行吊裝，起吊過程中要注意墻板角部的保護。按照裝配深化圖紙上的編號順序吊裝，采用兩點起吊，起吊時應(yīng)通過緩沖塊來保護墻板邊緣角部不受損傷，吊繩與水平面的夾角不宜小于60°，吊鉤采用彈簧防開鉤，就位時應(yīng)緩慢平穩(wěn)，人工配合就位。

③安裝斜支撐：每塊預(yù)制墻板至少用兩個斜支撐固定，具體數(shù)量根據(jù)墻板長度確定，斜撐上部通過專用螺栓與疊合剪力墻上設(shè)計點位的預(yù)埋件進行連接，斜支撐底部與樓板預(yù)埋的連接件連接，支撐與水平樓板的夾角控制在40°～50°。安裝過程中，必須確保斜支撐安裝牢固后才能解除墻板上的吊鉤，墻板的垂直度由斜撐上的螺紋套管調(diào)整，注意調(diào)整時兩根斜撐要同步進行，按此程序依次安裝。

④現(xiàn)澆加強部位鋼筋綁扎：通常是在預(yù)制墻板安裝完成后，再進行現(xiàn)澆約束邊緣構(gòu)件的鋼筋綁扎，其方法與傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相同，也可將現(xiàn)澆加強部位的鋼筋在工廠制作成鋼筋籠，現(xiàn)場直接吊裝，鋼筋綁扎過程中同步進行水電管線的預(yù)埋、敷設(shè)。

⑤安裝水平連接鋼筋：在現(xiàn)澆部位鋼筋綁扎完成后，再綁扎水平環(huán)裝連接鋼筋，將預(yù)制墻板與現(xiàn)澆加強部位連接成整體。

⑥現(xiàn)澆部位支模：在疊合剪力墻結(jié)構(gòu)連接節(jié)點鋼筋和連接鋼筋、水電管安裝完成后進行檢查驗收，合格后進行模板安裝。為達到與預(yù)制構(gòu)件同等質(zhì)量效果，建議采用鋁合金模板，安拆速度快，成型效果好。

⑦底部空隙處理：疊合剪力墻與樓板間預(yù)留的空隙用50mm等邊角鋼或50mm×50mm的木方封堵，并用射釘將其固定在樓板面上。

上述各工序施工完成后，組織各專業(yè)質(zhì)檢人員和責(zé)任工程師進行聯(lián)合檢查驗收，合格簽字確認(rèn)后方可進行下一道工序施工。

⑧混凝土澆筑：混凝土澆筑前，必須將疊合剪力墻構(gòu)件內(nèi)部空腔清理干凈，并用水充分濕潤?；炷翉姸葢?yīng)符合設(shè)計要求，由于疊合剪力墻空腔一般較小，振搗困難，宜采用自密實混凝土分層澆筑，每小時澆筑高度控制在800mm以內(nèi)。疊合剪力墻中間空腔內(nèi)的自密實混凝土應(yīng)在澆筑至距上層樓板底面約300mm處，并滿足插筋錨固長度要求時，安裝上層插筋，插筋安裝完成經(jīng)檢查合格后再澆筑剩余混凝土。

4 結(jié)語

隨著裝配式建筑的不斷推廣，疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣，并在應(yīng)用過程中不斷優(yōu)化改進，與工程實際建設(shè)越來越融合，充分發(fā)揮疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)的優(yōu)勢，為進一步提升建筑品質(zhì)創(chuàng)造良好條件。