雙面疊合剪力墻體系對比與標準化設(shè)計研究

于洪平 趙輝 馬思遙 李碧淙 YU Hongping ZHAO Hui MA Siyao LI Bicong

對國內(nèi)兩種雙面疊合墻體系進行對比分析，重點研究鋼筋桁架疊合墻體系與鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、標準節(jié)點做法上的不同。在工程實踐基礎(chǔ)上，提出裝配式疊合墻建筑在方案階段的標準化設(shè)計與裝配式拆分標準化設(shè)計建議，可為疊合墻體系裝配式標準化設(shè)計提供參考。

裝配式；雙面疊合墻；標準化設(shè)計；構(gòu)件拆分

0 引言

雙面疊合剪力墻是指由兩層集成鋼筋籠的預制板形成空腔構(gòu)造的預制混凝土構(gòu)件，現(xiàn)場安裝就位后空腔內(nèi)澆筑混凝土形成整體受力結(jié)構(gòu)，此體系結(jié)合了現(xiàn)澆和預制兩種技術(shù)。疊合墻構(gòu)件四周不出筋，構(gòu)件標準化程度更高，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，同時構(gòu)件空腔內(nèi)澆筑混凝土、鋼筋間接搭接的連接做法可使剪力墻體系的整體性、防水性能更好，成為裝配式全截面剪力墻體系之外的主要裝配式體系。目前，國內(nèi)兩種疊合剪力墻體系主要包括鋼筋桁架疊合墻體系與鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系，全國范圍內(nèi)各地方設(shè)計及驗收標準逐步發(fā)布并實施，各地對疊合剪力墻的預制率或裝配率計算明確，考慮預制墻輪廓體積進行適當折減（0.7～1.0）計入預制墻方量，采用疊合剪力墻體系的項目陸續(xù)在北京、上海、西安、重慶、深圳等地得到應用。本文對以上兩種體系的設(shè)計依據(jù)、設(shè)計節(jié)點進行對比分析，并結(jié)合實際工程項目的疊合墻標準化設(shè)計進行分析與論證。

1 體系對比

疊合剪力墻體系源于德國，自2005年德國預制混凝土公司在我國合肥投建第一條疊合剪力墻體系流水線，疊合剪力墻體系逐步進入中國市場。經(jīng)過技術(shù)迭代與實踐應用，鋼筋桁架疊合墻體系與鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系是符合我國現(xiàn)階段國情的疊合剪力墻體系，均可采用與現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)相同的方法進行計算，兩種體系不同點如下。

1）設(shè)計依據(jù) 鋼筋桁架疊合墻體系設(shè)計依據(jù)為DG/TJ 08-2266—2018《裝配整體式疊合剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系設(shè)計依據(jù)為T/CECS 579—2019《裝配整體式鋼筋焊接網(wǎng)疊合混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。

2）疊合墻鋼筋籠連接筋 鋼筋桁架疊合墻體系采用鋼筋桁架，而鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系采用鋼筋焊接籠。

3）最大適用高度 鋼筋桁架疊合墻體系最大適用高度有所降低（在7度設(shè)防烈度區(qū)降低30m），鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系最大適用高度同裝配國標。

4）水平地震作用放大 鋼筋桁架疊合墻體系同一層內(nèi)既有現(xiàn)澆墻肢又有預制墻肢，現(xiàn)澆墻肢水平地震作用彎矩、剪力應乘以不小于1.1的放大系數(shù)，后者不作要求。

5）剪力設(shè)計值放大 鋼筋桁架疊合墻體系底部加強部位對剪力設(shè)計值進行放大調(diào)整（一級1.6，二級1.4，三級1.2），后者不作要求。

6）節(jié)點做法對比如圖1～5所示。

1雙面疊合剪力墻水平縫連接節(jié)點1a桁架連接1b鋼筋焊接籠連接（邊緣構(gòu)件部位）1c鋼筋焊接籠連接（剪力墻部位）

2雙面疊合剪力墻后澆段連接節(jié)點2a桁架連接2b鋼筋焊接籠連接

3雙面疊合剪力墻暗柱連接節(jié)點3a桁架連接3b鋼筋焊接籠連接

4雙面疊合剪力墻轉(zhuǎn)角墻連接節(jié)點4a桁架連接（有模板）4b桁架連接（免模板）4c鋼筋焊接籠連接（有模板）4d鋼筋焊接籠連接（免模板）

5雙面疊合剪力墻翼墻連接節(jié)點5a桁架連接（矩形）5b桁架連接（T形）5c鋼筋焊接籠連接（矩形）5d鋼筋焊接籠連接（T形）

2 項目策劃階段標準化

2.1 平面設(shè)計

1）建筑平面布置應按照通用化、模數(shù)化、標準化要求，少規(guī)格，多組合。

2）建筑設(shè)計應綜合協(xié)調(diào)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、內(nèi)裝等專業(yè)，并制定協(xié)同的施工組織方案。

3）建筑平面布置宜規(guī)整、對稱，避免大量凸凹。

4）衛(wèi)生間做法推薦不降板同層排水，避免沉箱同層排水，此做法通常降板250～400mm，對相鄰疊合墻削弱較大，造成構(gòu)件異形。

2.2 立面設(shè)計

1）考慮符合規(guī)范的前提下，重視效率提升，優(yōu)先考慮一體化保溫外墻板及夾心保溫疊合外墻板。

2）通過構(gòu)件的少規(guī)格、多組合（對稱、重復）實現(xiàn)建筑的韻律美，選用輕質(zhì)材料實現(xiàn)建筑立面線條的表達。

3）裝配式疊合墻體系與裝飾構(gòu)件結(jié)合（UHPC、GRC、陶粒板等），預制構(gòu)件考慮埋件設(shè)計，實現(xiàn)建筑立面的靈活性。

2.3 結(jié)構(gòu)布置

1）宜選用結(jié)構(gòu)單元模塊大開間布局（空間靈活性），如圖6所示。

6結(jié)構(gòu)大開間布局6a套型平面6b大空間剪力墻結(jié)構(gòu)分布

2）合理布置剪力墻、核心筒（集約，服務套型組合）。

3）剪力墻形態(tài)宜規(guī)則，少轉(zhuǎn)角及錯位（避免梁的搭接節(jié)點處理以及復雜邊緣構(gòu)件）。

4）剪力墻墻肢長度標準化（內(nèi)剪力墻墻肢最宜實現(xiàn)標準化）。

5）陽臺設(shè)計優(yōu)先考慮懸挑板實現(xiàn)（挑梁設(shè)置需布置內(nèi)襯次梁，增加節(jié)點處理難度和全預制構(gòu)件的復雜性）。

6）避免設(shè)置高連梁（上翻至上一層窗下），如必要可設(shè)置雙連梁。

7） 剪力墻平面外支撐梁的設(shè)計需考慮鉸接受力。

8）與同一剪力墻平面外搭接的2根及以上的梁，建議梁高錯開，避免底部鋼筋集中錨固導致干涉碰撞。

9） 外圍梁構(gòu)件頂部鋼筋建議采用通長筋，便于鋼筋籠制作。

10）梁底部鋼筋根據(jù)計算需要部分進入錨固支座，避免采用φ22以上鋼筋。

11）建議邊緣構(gòu)件（暗柱）預制，同一暗柱鋼筋配置盡量統(tǒng)一直徑（φ12～16）。

12）外墻轉(zhuǎn)角部位剪力墻布置宜延伸至窗邊（便于外墻預制，避免非受力墻與剪力墻同一構(gòu)件對結(jié)構(gòu)整體剛度的影響），如必要可預留300mm長度，構(gòu)件設(shè)計為預制梁下帶圍護墻體的獨立構(gòu)件且考慮此構(gòu)件與剪力墻的弱連接。

3 疊合墻體系拆分標準化

1）高層建筑疊合剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)墻體宜采用現(xiàn)澆混凝土，當建筑高寬比滿足JGJ 3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》有關(guān)要求時，底部加強區(qū)也可采用疊合剪力墻。

2）預制構(gòu)件寬度盡量加寬（發(fā)揮疊合墻輕質(zhì)優(yōu)勢），最大寬度宜控制在6m。

3）外圍疊合剪力墻布置宜交圈，現(xiàn)澆暗柱輪廓應考慮保溫做法、空腔內(nèi)環(huán)狀鋼筋擺放的操作空間及預制疊合墻標準化等要求。

4）若實施外保溫，推薦采用集成度更高的預制夾心疊合外墻板。當采用預制夾心疊合外墻板時，L或T形節(jié)點現(xiàn)澆部位按照GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016年版）對抗震墻約束（構(gòu)造）邊緣構(gòu)件范圍進行預留。當采用普通疊合外墻板，L或T形節(jié)點約束邊緣構(gòu)件按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對抗震墻約束邊緣構(gòu)件范圍進行預留，構(gòu)造邊緣構(gòu)件可考慮免模板最大化做法，如圖7所示。

5）凸窗構(gòu)件根據(jù)外形分為立面平齊與窗洞局部外凸兩類，對于立面平齊式凸窗構(gòu)件，建議按內(nèi)側(cè)墻板現(xiàn)澆，僅預制外層墻板及上下挑板部分（挑板現(xiàn)澆或預制），對于窗洞局部外凸形式凸窗可考慮挑板同內(nèi)墻一同預制。

6）內(nèi)部剪力墻宜與暗柱一體預制。

7）采用疊合梁構(gòu)件時應注意梁支座部位鋼筋的布置，避免多根梁交于一處，應減少次梁的布置，采用大板布置。

4 結(jié)語

本文基于疊合墻體系設(shè)計依據(jù)，對比分析鋼筋桁架疊合墻體系與鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計及節(jié)點設(shè)計的不同，并對疊合墻體系在項目策劃階段、裝配式擴初階段的標準化設(shè)計提出如下建議。

1）鋼筋桁架疊合墻體系與鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系均可采用與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相同的方法進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，水平連接節(jié)點均采用鋼筋間接搭接方式，具有連接可靠、自重更輕、四周無出筋、防水性能優(yōu)越等優(yōu)勢。

2）鋼筋桁架疊合墻體系與鋼筋焊接網(wǎng)疊合剪力墻體系在空腔內(nèi)的豎向及水平向環(huán)狀鋼筋搭接長度不同。結(jié)構(gòu)計算方面，鋼筋桁架疊合墻體系采取更為保守的抗震措施，包括水平地震作用放大、底部加強部位剪力設(shè)計值放大、降低剪力墻體系最大適用高度。

3）裝配式建筑標準化設(shè)計應從方案策劃階段開始，建筑平面布置應按照通用化、模數(shù)化、標準化要求，少規(guī)格，多組合。

4）裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計宜選用結(jié)構(gòu)單元模塊大開間布局，合理布置剪力墻、核心筒，且剪力墻墻肢長度宜采用標準化設(shè)計。

5）疊合剪力墻體系在拆分設(shè)計階段考慮構(gòu)件標準化，推薦采用集成度更高的預制夾心疊合外墻板，加大單構(gòu)件拆分尺寸，提升裝配效率。