新型連接方式在裝配整體式剪力墻中的研究與應用

近年來，政府為推廣裝配式建筑的發(fā)展出臺了一系列的政策[1][2]。在此背景下，湖北省在2017年也提出了發(fā)展目標：到2020年，全省開工建設裝配式建筑不少于1000萬m2?，F(xiàn)階段我國裝配式建筑技術主要處于線構件（如預制梁、預制柱）、平面構件（預制樓板、預制墻板）階段，而新加坡等國家的裝配式建筑技術已經(jīng)處于空間構件階段（即以某個房間作為一個構件，形如集裝箱，如圖1所示），因此，我國還需繼續(xù)加大裝配式建筑的推行力度[3]。

本文以湖北武漢某項目為例，對新型連接方式在裝配整體式剪力墻中的應用進行分析。

某社區(qū)項目位于湖北省武漢市漢南區(qū)，該項目包含1#～5#共5棟高層宿舍樓，1棟局部兩層的職工之家，4棟兩層商業(yè)樓（1#～4#商業(yè)，含大地下室）以及1棟單層門房。宿舍樓采用的是裝配整體式剪力墻結構，職工之家、商業(yè)樓和門房均采用的是現(xiàn)澆框架結構。本文的節(jié)點及分析主要應用于5棟高層宿舍樓。1#～3#宿舍樓均為地上9層，建筑總高度均為30m；4#宿舍樓和5#宿舍樓均為地上10層，建筑總高度均為33m。1#～5#宿舍樓，均從二層樓面處開始預制，預制構件類型主要包括：外墻、樓梯、疊合板、陽臺和構造柱，屋面層樓板采用現(xiàn)澆方式。其標準層結構平面布置圖如圖2所示。

由于宿舍樓均不超過10層且剪力墻較多，可采用新型裝配式剪力墻連接節(jié)點，減小現(xiàn)場支模數(shù)量，降低現(xiàn)場安裝困難，提高現(xiàn)場施工效率，降低工廠生產(chǎn)時的屋面層模具成本，進一步減少項目的建設成本。

豎向連接

在裝配整體式剪力墻結構中，預制構件與現(xiàn)澆部分的連接主要分為豎向連接和水平連接。外墻及內墻的豎向連接的類型主要有一字型節(jié)點連接、L型節(jié)點連接和T型節(jié)點連接。其中一字型節(jié)點主要用于非承重墻的連接，L型節(jié)點主要用于有翼墻的邊緣構件的連接，T型節(jié)點主要用于轉角墻的連接。

圖1 新加坡集裝箱式構件

圖2 1#宿舍樓標準層平面布置圖

現(xiàn)階段實際工程中應用較多的節(jié)點[3]主要采用圖集中的連接節(jié)點（圖3～圖5），其抗震性能較好[4]。圖集中主要將預制墻的墻身水平筋以箍筋的方式深入現(xiàn)澆段內，并對伸入的長度提出了要求，同時使得各構件之間的吊裝不受影響，這樣既能保證結構的整體安全性，同時也能夠有效的提高吊裝效率。同時保證了：第一，預制構件與現(xiàn)澆段的連接，預制構件與預制構件之間的連接要保證結構的穩(wěn)定性；第二，連接部分的破壞不應在預制構件破壞前破壞；第三，連接段應避免由于鋼筋錨固問題而導致的脆性破壞；第四，連接構造要保證整體結構的傳力路徑及受力模式。若采用圖集中的節(jié)點連接，施工現(xiàn)場需支較多模板，施工較為復雜。

圖6中的一字型節(jié)點連接在綜合考慮圖集中的預制墻與現(xiàn)澆段的連接的安全性后，加設了一段190mm×60mm的企口。該企口可以兼做預制外墻的外模板，有效的減少了現(xiàn)場的模板數(shù)量，同時避免了在外墻外側支模，減小了施工難度，提高了施工效率的同時也在一定程度上降低了成本。在預制外墻的外側增設5mm×90mm的小企口，在吊裝就位好后，在兩件預制外墻間抹入抗裂砂漿，在小企口的范圍內鋪設5mm厚的玻璃纖維網(wǎng)格布，有效的防范了預制外墻交接處裂縫的發(fā)生。

圖7中的L型節(jié)點連接與一字型節(jié)點連接相比，一個突出的難題就是要考慮構件的吊裝順序以及安裝方向。在吊裝時要優(yōu)先考慮直接垂直吊裝到位，避免就位后需要豎向移動插入某一范圍內。L型節(jié)點連接在綜合一字型節(jié)點的優(yōu)點的基礎上，克服了吊裝難點。

圖3 圖集T型節(jié)點

圖4 圖集一字型節(jié)點

圖5 圖集L字型節(jié)點

圖6 一字型節(jié)點

圖7 L型節(jié)點

圖8 T型節(jié)點1

圖9 T型節(jié)點 2

圖10 標準層外墻水平連接節(jié)點

圖11 屋面層外墻水平連接節(jié)點

表1 外墻企口設置情況（單位：mm）

新型豎向連接節(jié)點能夠減少外墻支模量，降低現(xiàn)場施工難度，同時封閉箍筋相對圖集中的拉筋拉結性能更好，而且增加的外部封堵做法能夠起到有效防水，并能有效減少外墻接縫處裂縫的發(fā)生。

圖8中的T型節(jié)點1與圖9中的T型節(jié)點2與圖1中的一字型節(jié)點相比，預制外墻的企口長度由190mm增加到200mm、280mm和290mm，因此，在280mm×60mm和290mm×60mm的企口內增加了長度為375mm的8@200的鋼筋作為加強筋。T型節(jié)點1與T型節(jié)點2的主要不同是在于建筑開間決定了內墻的位置，外墻為考慮共模而導致略有差異。

水平連接

該項目的裝配整體式剪力墻結構中的水平連接主要分為標準層外墻水平連接節(jié)點（圖10）和屋面層外墻水平連接節(jié)點（圖11）。如圖10所示，上下層外墻通過灌漿套筒連接，灌漿套筒雙排布置，在洞口及邊緣構件處設置暗柱，暗柱范圍內的相鄰排套筒間距不大于200mm，非暗柱范圍內相鄰排套筒間距不大于400mm。各預制外墻上部外企口設置情況與該外墻側的板厚、樓板是否降標高、墻側是否為樓梯間或陽臺、樓板是否預制決定。最終企口設置情況如表1所示。

為加強標準層預制外墻與現(xiàn)澆段間的連接，在預制外墻上部的墻厚方向中點處加設12@200的鋼筋頭，樓板中的預制底板的底筋伸至外墻墻厚方向的中線處。

在屋面處，女兒墻及屋面板均采用現(xiàn)澆，為加強預制外墻與水平構件的連接，將外墻的縱筋進行彎折處理，水平彎折長度為12d（d為外墻縱筋直徑），當有條件時深入現(xiàn)澆屋面板內。同時在預制外墻頂部設高250mm的圈梁，在加強預制外墻與現(xiàn)澆段連接的同時，降低屋面女兒墻的防水混凝土翻邊。

預制外墻模具分析

近年來，隨著國家越來越重視裝配式建筑以及建筑行業(yè)自身轉型升級的發(fā)展，裝配式建筑業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。在行業(yè)深化改革、轉型升級的挑戰(zhàn)與機遇之中，裝配式建筑必將取代傳統(tǒng)全部現(xiàn)場現(xiàn)澆施工方式的建筑。在整個裝配式建筑成本中，PC模具占比較大，而PC模具共模率與節(jié)點連接方式、構件拆分及PC模具設計密切相關。通常情況下，屋面層由于屋面建筑面層等原因會比標準層高50mm，而且由于連接節(jié)點會與標準層不同，因此。很多項目在深化設計時會分為兩個階段進行，第一階段為標準層的預制構件深化設計，第二階段為屋面層的預制構件深化設計，第二階段會在現(xiàn)場吊裝幾個標準層后進行。這種設計方法有利也有弊，好處是在標準層吊裝后構件生產(chǎn)及設計問題將會暴露出來，這時進行屋面層的構件深化設計能夠糾正很多問題，減小錯誤的發(fā)生，同時，這種設計方法對工廠在屋面層的構件的PC模具設計及構件生產(chǎn)工期會存在一定壓力。

該項目標準層的結構層高為3300mm，而屋面層的結構層高為3350mm。在深化設計時采取一次性設計，即在深化設計時綜合考慮如何快速、經(jīng)濟的將標準層PC模具改為屋面層PC模具。因此，在考慮標準層的共模率的同時，還需考慮標準層與屋面層的共模率，同時由于屋面層不存在降板問題，且屋面板統(tǒng)一厚度為120mm，因此最終決定不改變標準層一側為陽臺，一側為疊合板的預制外墻的PC模具。其他只有一側有樓板的外墻，將外企口切除，現(xiàn)場需要支模的現(xiàn)場支模。這樣有效的減少了總造價成本及時間成本。

在現(xiàn)階段，制約裝配式建筑發(fā)展的一個重要的因素就是裝配式建筑成本偏高，而最直接的原因就是PC構件的價格偏高[5]。而PC構件的價格與裝配式建筑項目的連接節(jié)點、預制率、裝配率、構件拆分、共模率、構件生產(chǎn)的標注化程度、運輸距離等密切相關[6]。但裝配式建筑具有綠色節(jié)能環(huán)保、整體質量高、工期短、勞動力少等優(yōu)點。

通過研究新型豎向連接節(jié)點、豎向連接節(jié)點和標準層及屋面層外墻的共模率，并在實際項目中進行了應用，在一定程度上避免了現(xiàn)場預制構件連接段的裂縫開展，減小了現(xiàn)場安裝困難，提高了施工效率，減少了項目的建設成本。

[1]張紅．裝配式建筑風口呼嘯而來[J]．混凝土世界,2017,4(04)：24-30

[2]劉美霞,王潔凝．裝配式建筑分區(qū)推進逐步推廣的路線圖研究[J]．中國勘察設計,2017(09)：44-49

[3]裝配式混凝土結構連接節(jié)點構造(剪力墻)15G310-2．北京：中國計劃出版社,2016

[4]朱寅．預制裝配式剪力墻結構連接構造優(yōu)化及抗震性能研究[D]．東南大學,2015

[5]岳偉．談預制裝配式建筑的特點[J]．山西建筑,2017,43(18)：9-10．

[6]齊寶庫,李長福．裝配式建筑施工質量評估指標體系的建立與評估方法研究[J]．施工技術2014,43(15)：20-24．