裝配整體式縱肋疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系特點與質(zhì)量控制

魏斌乾

摘 要：裝配整體式縱肋疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系，是采用上下貫通的預(yù)制圓孔（橢圓孔、方孔）墻板、疊合樓板及其他混凝土構(gòu)件，經(jīng)現(xiàn)場裝配式安裝所構(gòu)成的裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。其構(gòu)造形式、制作工法、鋼筋連接技術(shù)、施工工藝等不同于傳統(tǒng)的PC結(jié)構(gòu)體系。通過兩種體系的比較，歸納總結(jié)出EVE結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量控制的重點與難點，并采取相應(yīng)的質(zhì)量管控措施。

關(guān)鍵詞：裝配式；縱肋疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系；EVE結(jié)構(gòu)體系；質(zhì)量控制

中圖分類號：TU398.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）02-0025-03

0 引言

裝配整體式縱肋疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系（以下簡稱EVE結(jié)構(gòu)體系）是裝配式住宅建筑的一種新型結(jié)構(gòu)體系，適合于低層、多層、小高層住宅建筑。與傳統(tǒng)的PC結(jié)構(gòu)體系相比，具有質(zhì)量輕、豎向結(jié)構(gòu)施工免支模等優(yōu)點。

EVE結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造形式目前基本有兩大類。第一類構(gòu)造形式為縱肋+豎向貫通腔，可細(xì)分為縱肋（端部縱肋有水平空腔）+豎向貫通腔+疊合邊緣構(gòu)件和縱肋（端部縱肋有水平空腔）+豎向貫通腔+現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件兩種情況。第二類構(gòu)造形式為縱肋+底部空腔+澆筑孔+排氣孔+現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件。本文重點闡述第一類的質(zhì)量控制和應(yīng)對措施。

1 體系研發(fā)與特點

EVE結(jié)構(gòu)體系是通過預(yù)制空心的混凝土內(nèi)、外墻節(jié)點部位的連接來形成可靠傳力機(jī)制，并與現(xiàn)場澆注的混凝土形成整體的裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)[1]。

EVE結(jié)構(gòu)體系經(jīng)清華大學(xué)、中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院有限公司、北京工業(yè)大學(xué)、北京珠穆朗瑪綠色建筑科技有限公司、北京市建筑設(shè)計研究院有限公司在2017年進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震試驗，抗震試驗結(jié)果滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程的規(guī)定和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范要求，整體性能等同于現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

EVE結(jié)構(gòu)體系的研發(fā)大體經(jīng)歷了三個階段，行業(yè)內(nèi)通常稱為發(fā)展到第三代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品主要生產(chǎn)“一”字型墻板，墻長1～2 m長，體積小，1 t左右，質(zhì)量輕，豎向拼縫多，現(xiàn)場安裝支撐體系復(fù)雜，需要固定底盤、定型鋼模（安裝時當(dāng)受力桿件用）、拉接螺栓、拉結(jié)梁等，安裝復(fù)雜，支撐體系剛度較差，澆筑混凝土前墻板垂直度需要二次校正，一般單位很難做到，沒有二次校正的情況下墻體垂直度偏差較大，主要用在10層以下新建住宅工程。第二、三代產(chǎn)品在第一代產(chǎn)品基礎(chǔ)上有了很大提升，墻長2～5 m，并且增加了“L”型、“T”型墻，實現(xiàn)了EVE結(jié)構(gòu)體系豎向構(gòu)件免支模，支撐體系也有很大提升，與普通PC豎向構(gòu)件的斜支撐實現(xiàn)了互通，保證了施工過程中墻板的垂直度和整體穩(wěn)定性。第三代產(chǎn)品已經(jīng)用于15層以下的住宅工程，但由于產(chǎn)品成本略高于普通PC構(gòu)件，在市場開發(fā)方面受到一定限制。

《裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》DB11/1003-2013規(guī)定裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)適用的最大高度：抗震設(shè)防烈度7度時，最大高度是60 m；抗震設(shè)防烈度8度時，最大高度是45 m。目前清華大學(xué)等單位開展抗震試驗研究，取得抗震試驗數(shù)據(jù)，8度抗震區(qū)設(shè)計可以達(dá)到70 m高度[2]。

EVE墻板的構(gòu)造特點是構(gòu)件單側(cè)混凝土厚度不小于50 mm，墻板內(nèi)部空腔最小尺寸不小于100 mm，空腔間最小縱肋寬度為100 mm。豎向鋼筋通過豎向空腔底部混凝土板內(nèi)側(cè)，對應(yīng)于縱向鋼筋位置設(shè)置露筋槽，鋼筋在露筋槽內(nèi)搭接連接，兩墻板之間用水平鋼筋通過水平空腔連接?，F(xiàn)場澆注空腔混凝土，形成整體受力結(jié)構(gòu)。這種鋼筋搭接連接避免了套筒灌漿接頭的質(zhì)量隱患。鋼筋搭接連接接頭不受高低溫影響，比鋼套筒灌漿連接接頭的施工質(zhì)量可靠穩(wěn)定，便于檢查驗收和質(zhì)量控制。

EVE結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是墻板質(zhì)量輕、常規(guī)起重機(jī)即可滿足吊裝要求，機(jī)械租賃費用低。墻板現(xiàn)場安裝就位簡單，調(diào)節(jié)容易，豎向構(gòu)件免支模，施工工序少，用工少，安裝效率高。無論從生產(chǎn)方式、模具加工，還是吊裝作業(yè)等比普通PC構(gòu)件具有一定的優(yōu)勢。EVE結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)PC結(jié)構(gòu)體系比較見表1。

2EVE結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量控制重點

2.1 鋼筋連接部位傳力可靠

墻板空腔豎向鋼筋采用非接觸性搭接時，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋橫向凈距與搭接長度符合設(shè)計要求，鋼筋搭接性能是結(jié)構(gòu)連接的關(guān)鍵節(jié)點，是結(jié)構(gòu)安全最基本的保證。據(jù)相關(guān)資料反映在進(jìn)行抗震試驗時，鋼筋橫向凈距取2 d（ d為搭接鋼筋直徑），但實際施工控制與試驗還是有一定的差距。在檢查與驗收鋼筋時，通過目測重點檢查墻板底部與板腳50 mm水平接縫內(nèi)搭接鋼筋的橫向凈距，是否符合設(shè)計要求。

2.2 空腔內(nèi)現(xiàn)澆混凝土能與墻板共同作用

主要從以下6個方面控制：①空心墻板混凝土雖然密實，吸水量很小，但它與模板有本質(zhì)區(qū)別，對混凝土坍落度還是有一定損失，這就要求在澆筑部位進(jìn)行坍落度檢測。建議采用擴(kuò)展度檢查混凝土的塌落度，嚴(yán)格混凝土配合比設(shè)計，選用流動性好、收縮小的混凝土，以保證混凝土振搗密實和新舊混凝土良好結(jié)合。②二次澆灌時，為了排除孔內(nèi)空氣對澆筑混凝土密實度和成型質(zhì)量的影響，要嚴(yán)格控制混凝土的澆筑順序，應(yīng)先澆筑圓孔內(nèi)混凝土，再進(jìn)行板與板接縫凝土澆筑，最后進(jìn)行節(jié)點混凝土澆筑，便于空氣排出。③加強(qiáng)對攪拌站原材料的控制，石子粒徑必須符合設(shè)計要求。④按照30 cm分層下料、分層振搗，及時振搗，加強(qiáng)旁站。⑤控制空腔內(nèi)混凝土干燥收縮和裂縫，澆筑混凝土前應(yīng)事先將空腔噴水濕潤，保證新舊混凝土結(jié)合良好，不會發(fā)生脫離。⑥如果條件允許建議使用自密實混凝土或者采用灌漿料。

2.3 結(jié)合面粗糙處理符合要求

預(yù)制墻板鋼筋搭接區(qū)域空腔內(nèi)壁與現(xiàn)澆混凝土結(jié)合部位粗糙面處理不到位或者沒有毛化處理，會影響混凝土結(jié)合。為了保證預(yù)制墻板鋼筋搭接區(qū)域空腔內(nèi)壁和現(xiàn)澆混凝土之間的粘接性能，形成整體受力，保證混凝土的握裹強(qiáng)度，在澆筑混凝土前，應(yīng)事先在模具表面涂刷緩凝型脫模劑。脫模后及時用壓力水沖洗露出粗骨料，使其形成深度6 mm的粗糙面。

2.4 底部接縫層混凝土質(zhì)量合格

墻板底部50 mm空腔接縫混凝土經(jīng)常出現(xiàn)澆筑不密實，爛根現(xiàn)象比較嚴(yán)重，影響底部拼縫的力學(xué)性能，同時削弱了剪力墻在樓層處水平接縫受剪承載力。為了保證水平接縫處現(xiàn)澆混凝土密實，澆筑混凝土前先倒入同配合比30 mm厚砂漿層或減石子混凝土進(jìn)行振搗，再分層倒入混凝土進(jìn)行振搗密實。

2.5 墻板安裝標(biāo)高控制

墻板底部接縫層厚度小于50 mm時，混凝土在振搗作用下流動困難。施工現(xiàn)場要嚴(yán)格控制墻板安裝標(biāo)高，控制墻板底部現(xiàn)澆混凝土接縫層要達(dá)到50 mm以上。由于施工標(biāo)高控制不到位，50 mm接縫層經(jīng)常出現(xiàn)只有20～30 mm。還有一種情況是墻板的板腳在運輸、堆放或者吊裝過程中損壞，就位時未采取任何措施致使接縫層高度不滿足要求，導(dǎo)致混凝土在振搗過程中很難流動，出現(xiàn)接縫混凝土不飽滿，甚至引發(fā)孔（空）洞等嚴(yán)重質(zhì)量缺陷。施工時要控制墻體寬度范圍內(nèi)混凝土通過標(biāo)高控制線找平，吊裝墻板時板腳部位要通過標(biāo)高調(diào)節(jié)墊片進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果發(fā)生有板腳損壞的情況，要采用事先預(yù)制好的楔形混凝土墊塊敲入預(yù)制構(gòu)件葉墻板兩側(cè)，以保證50 mm的混凝土接縫層厚度。

2.6 墻板端部“U”型槽保護(hù)

預(yù)制墻板端部開口“U”型槽應(yīng)采取加固和保護(hù)措施。墻板端部開口“U”型槽在構(gòu)件翻轉(zhuǎn)、堆放、裝運、吊裝、安裝過程中，在沒有任何保護(hù)措施下極易磕碰、損壞、并且開裂，要求在“U”型槽內(nèi)采用具有一定強(qiáng)度的軟質(zhì)材料墊實，如用木方并采取防脫落措施。

2.7 轉(zhuǎn)換層鋼筋定位控制

轉(zhuǎn)換層鋼筋定位不準(zhǔn)確，偏差較大的根源，是施工單位從認(rèn)識上有偏差，認(rèn)為空腔面積比較大，在定位控制上不需要像鋼套筒接頭那樣位置精準(zhǔn)，很多施工單位未采取相應(yīng)的鋼筋定位措施。為了保證鋼筋精準(zhǔn)進(jìn)入空腔露筋槽內(nèi)，可采用鋼筋卡等簡易措施實現(xiàn)鋼筋定位達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。

3EVE結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量控制難點

3.1 空腔混凝土的成型質(zhì)量

澆筑混凝土前要制定專項質(zhì)量保障措施并保證落實，并建立首段驗收制。要明確每一位振搗手澆筑的部位并標(biāo)于墻上，對每位振搗手澆筑的部位進(jìn)行抽樣掃描檢測，以檢驗混凝土的密實性、驗證施工工藝的可靠性和質(zhì)量保障措施的可行性。重點檢測墻板底部接縫和鋼筋搭接空腔區(qū)域內(nèi)混凝土的密實性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常時應(yīng)采用鉆芯取樣檢測，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)鋼筋搭接空腔區(qū)域內(nèi)混凝土存在質(zhì)量問題時，應(yīng)當(dāng)分析原因并修改和完善施工工藝及質(zhì)量保障措施，會同設(shè)計單位制定專項處理方案，并按照專項方案的要求進(jìn)行處理，對處理的部位應(yīng)當(dāng)重新檢查驗收。

3.2 門窗洞口縱向鋼筋的位移控制

門窗洞口兩側(cè)的灌孔邊緣構(gòu)件、板與板連接處構(gòu)件，由于鋼筋數(shù)量較多，并與梁鋼筋交叉，澆筑混凝土?xí)r難免受到人為碰撞、隨意彎折鋼筋以及振搗產(chǎn)生位移等影響，加之孔的直徑為100 mm，可調(diào)節(jié)的范圍受限，控制難度較大。一旦控制不準(zhǔn)，縱向鋼筋會堆在一起或者偏在了某個方向，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)受力，且對圈梁鋼筋綁扎造成影響?；炷翝仓r需要及時校正鋼筋位置，管理人員要加強(qiáng)精細(xì)化管控。

4EVE結(jié)構(gòu)體系的思考

4.1 重視空腔混凝土的選材

墻板空腔內(nèi)澆筑普通混凝土存在諸多質(zhì)量缺陷，EVE結(jié)構(gòu)體系對普通混凝土的使用有比較高的要求，環(huán)境要求、澆筑工藝、坍落度損失等因素會影響混凝土的澆筑質(zhì)量。透過墻板接縫觀察空腔內(nèi)的混凝土澆筑質(zhì)量，不密實的情況時有發(fā)生。除了施工的原因外，這種結(jié)構(gòu)體系本身存在失水過快的問題，由此導(dǎo)致混凝土流動性變差。在設(shè)計階段建議采用流動度高、不離析、不泌水、勻質(zhì)性高的自密實混凝土或者灌漿料填充空腔，以便取得更好的質(zhì)量效果。

4.2 推廣BIM建模

水電點位位置及管線走向受空腔限值，布置上不夠靈活，不能滿足個性化和智能化需求。鑒于此，需要在建筑方案設(shè)計階段按照一體化設(shè)計理念協(xié)調(diào)建筑、結(jié)構(gòu)、裝修、機(jī)電等專各業(yè)之間的配合，應(yīng)用BIM模型進(jìn)行碰撞檢查[3]。目前存在墻體底部空腔鋼筋搭接重點區(qū)域內(nèi)預(yù)埋電氣管線較多，且沒有較好的固定措施等問題，影響了混凝土的振搗質(zhì)量和密實度，進(jìn)而影響鋼筋搭接的受力性能，給結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。

4.3 墻板接縫水平鋼筋連接節(jié)點設(shè)計滿足基本的施工條件

墻板硬拼接縫節(jié)點處，水平鋼筋經(jīng)常施工不到位。按照設(shè)計要求，水平筋在接縫兩側(cè)均應(yīng)滿足錨固要求。而實際施工情況是水平筋放置在接縫一側(cè)，導(dǎo)致兩個墻板沒有通過水平筋有效地連成整體，影響結(jié)構(gòu)受力性能。這種設(shè)計存在一定的缺陷，再加上施工管理不到位，留下了結(jié)構(gòu)隱患。建議設(shè)計者將硬拼接縫設(shè)計為工藝縫，縫寬控制在100 mm左右，以便施工人員調(diào)整水平鋼筋在接縫兩側(cè)的錨固長度。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭學(xué)明.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、制作與施工[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[2] JGJ 1-2014，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[3] GBT 51231-2016，裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.