雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)

時春霞 潘 峰

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系介紹

雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系是全部或部分剪力墻采用疊合剪力墻，全部或部分樓板采用疊合樓板，通過可靠方式連接，并與現(xiàn)場后澆混凝土形成整體受力的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制構(gòu)件可包括疊合墻板、疊合樓板、疊合陽臺、疊合梁、預(yù)制樓梯以及預(yù)制空調(diào)板。

隨著桁架鋼筋技術(shù)的發(fā)展，自20世紀70年代，雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系在歐洲，尤其是在德國開始得到了廣泛的應(yīng)用。目前，德國已有相當成熟的技術(shù)。自2005年德國預(yù)制混凝土公司西偉德公司在合肥投建第一條疊合體系流水線起，疊合體系開始慢慢引入中國市場，目前國內(nèi)總建筑面積逾200萬 m2。本文主要總結(jié)介紹了使用后的雙面疊合墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點、設(shè)計要點以及施工要點，為類似工程的推廣應(yīng)用提供借鑒。

2 雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)在我國尚屬于起步階段，經(jīng)過市場初探后，發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點如下：

1）減少模板使用，減少工地現(xiàn)場的作業(yè)量。

2）整體性、抗?jié)B和防水性能好。

3）自重為實心墻的50%，便于生產(chǎn)、運輸和施工。

4）墻體兩面均為鋼模板面，平整、光潔。

5）可集成窗框、機電等預(yù)留預(yù)埋，縮短二結(jié)構(gòu)及精裝修的工期。

6）無需灌漿套筒或灌漿孔，無需灌漿，無灌漿質(zhì)量風險，成本低，安裝快捷，豎向鋼筋搭接連接更接近于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

7）外墻疊合部分的現(xiàn)澆混凝土連續(xù)交圈澆筑，將漏漿風險降至最低，甚至優(yōu)于現(xiàn)澆施工方式。

同時，在應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點：

1）目前缺少國家或上海市標準支持，有企標、試驗支持，需要進行項目論證、專家評審。

2）其自動化生產(chǎn)方式只針對簡單的平面房型，且只能自動生成鋼筋網(wǎng)片，暗柱配筋需人工修改。

3）2片疊合墻板間需設(shè)桁架筋進行拉結(jié)，用鋼量大。

4）對現(xiàn)澆混凝土要求高，需自密實混凝土進行澆筑。

5）構(gòu)件輕薄，起吊點設(shè)置要求高，成品保護要求高。

6）構(gòu)件水平縫需50 mm，要做到無外腳手架較困難。

7）為專屬體系，設(shè)計、加工廠的選擇受限，推廣難。

3 設(shè)計要點

3.1 設(shè)計系數(shù)

在結(jié)構(gòu)整體抗震設(shè)計中，考慮預(yù)制墻板拼縫節(jié)點對結(jié)構(gòu)整體剛度的影響，以混凝土彈性模量折減方式彌補結(jié)構(gòu)整體剛度的影響，折減系數(shù)為0.95。同時，項目處于地震區(qū)域，尚應(yīng)考慮地震作用的影響，在計算分析時，乘以1.05倍的增大系數(shù)。模擬計算分析后，對周期比、層間位移、位移角等整體指標進行嚴格控制，使其符合規(guī)范相關(guān)要求。

3.2 模數(shù)協(xié)調(diào)

在深化設(shè)計初期，對項目進行標準化設(shè)計，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)模數(shù)、開建模數(shù)、開窗模數(shù)、樓梯電梯模數(shù)等進行模數(shù)協(xié)調(diào)，盡量達到構(gòu)件統(tǒng)一。預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制外承重墻板、內(nèi)承重墻板、外掛墻板在單體建筑中重復(fù)使用量最多。預(yù)制外承重墻采用雙面疊合墻板，該墻板采用全進口自動化流水線生產(chǎn)，該流水線采用全自動化機械手支模，并無模數(shù)的限制。預(yù)制疊合樓板采用全進口自動化流水線生產(chǎn)，該流水線同樣采用全自動化機械手支模，無模數(shù)的限制。

3.3 深化設(shè)計特點

深化設(shè)計中采用ALLPLAN軟件建模和拆分疊合單元構(gòu)件，在軟件內(nèi)進行鋼筋鋪設(shè)和埋件鋪設(shè)，完成構(gòu)件深化設(shè)計；并通過軟件設(shè)置，直接得到構(gòu)件深化設(shè)計詳圖。由軟件導(dǎo)出構(gòu)件數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)傳遞到工廠并生產(chǎn)，實現(xiàn)無縫連接。

3.4 連接節(jié)點

在雙面疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)中，節(jié)點連接至關(guān)重要。在裝配式結(jié)構(gòu)體系中，墻板上下水平拼縫處豎向連接、邊緣構(gòu)件處現(xiàn)澆與預(yù)制墻體連接、墻板連接、梁板連接等連接處是預(yù)制單元與現(xiàn)澆單元交接處理的地方，是結(jié)構(gòu)受力的重要位置。處理得當，結(jié)構(gòu)等同現(xiàn)澆，安全可行；處理不當，這些連接節(jié)點處將成為受力薄弱點。一旦結(jié)構(gòu)受到外力作用，破壞將首先發(fā)生在這些連接處，威脅生命財產(chǎn)安全。早前，寶業(yè)集團和上海同濟大學(xué)就合作展開了雙面疊合剪力墻抗震性能試驗以及預(yù)制夾心疊合剪力墻結(jié)構(gòu)模擬地震振動臺試驗。報告得出疊合剪力墻試件與現(xiàn)澆有相同的力學(xué)性能表現(xiàn)，符合規(guī)范要求的連接處未發(fā)現(xiàn)明顯的薄弱樓層和薄弱部位[1-2]。

水平拼縫處豎向連接構(gòu)造如圖1所示。下端現(xiàn)澆剪力墻與上端疊合剪力墻的鋼筋連接以及上下端等厚剪力墻的鋼筋連接，須根據(jù)項目的抗震要求和鋼筋的粗細，使其錨入的長度滿足相關(guān)規(guī)范的連接要求，布置方式如圖2所示。

4 施工技術(shù)

圖1 水平拼縫處豎向分布筋連接構(gòu)造

圖2 豎向分布筋連接構(gòu)造

雙面疊合墻結(jié)構(gòu)的施工步驟如下：施工準備→測量放線→預(yù)制墻板安裝→現(xiàn)澆約束處鋼筋綁扎→預(yù)埋機電暗管連接→支撐排架搭設(shè)→模板搭設(shè)→預(yù)制梁、預(yù)制樓板安 裝→現(xiàn)澆樓面鋼筋綁扎→水、電管線敷設(shè)→澆筑混凝土→養(yǎng)護。依上述過程循環(huán)，完成整棟住宅樓的建設(shè)。

工序中主要的關(guān)鍵技術(shù)有疊合墻板安裝、疊合樓板安裝、混凝土澆筑等。

4.1 疊合墻板安裝

檢查預(yù)留插筋，確保插筋位置正確，對偏差較大的插筋應(yīng)調(diào)整到正確位置。預(yù)制墻板起吊時，應(yīng)采用塔式起重機。對于規(guī)則的墻板，應(yīng)采用2根等長吊索起吊。吊索吊鉤鉤住預(yù)埋在剪力墻上部的吊環(huán)內(nèi)，吊索與水平線夾角不應(yīng)小于45°。對于不規(guī)則的墻板，宜采用2～4根不等長吊索綁扎。墻板安裝就位后，應(yīng)及時安裝斜支撐。每塊墻板用不少于2根的斜支撐固定，與樓面水平夾角不得大于60°。通過調(diào)節(jié)斜支撐活動桿件來調(diào)整墻板的垂直度。斜支撐安裝好后，采用撬棍進行墻體軸線位置調(diào)整，水平、豎向位置調(diào)整后脫掉吊鉤，進行下一塊墻板施工（圖3）。

4.2 疊合樓板安裝

支撐搭設(shè)時，嚴格按照設(shè)計要求布置支撐的間距。預(yù)制樓板起吊時，對于跨度小于8 m的樓板，可采用4點起吊；對于跨度大于等于8 m的樓板，可采用8點起吊。吊索與水平夾角不得小于60°，起吊時應(yīng)確保各點受力均勻。吊點位置距板邊的距離為板長的1/5～1/4，吊鉤應(yīng)鉤住鋼筋桁架上弦與腹筋交界處。吊裝時按照平面布置圖及吊裝順序圖將構(gòu)件吊裝就位。樓板就位后，精調(diào)樓板支座擱置長度，確保其滿足設(shè)計要求（圖4）。

圖3 疊合墻板安裝

圖4 疊合樓板安裝

4.3 混凝土澆筑

采用自密實混凝土澆筑疊合層。清理疊合面垃圾之后，在混凝土澆筑24 h前，充分澆水濕潤疊合面，澆筑前1 h吸干積水。

另外，澆筑時應(yīng)分層澆筑，嚴防脹模爆板，確保澆筑質(zhì)量。后澆混凝土強度未達到設(shè)計要求時，不得吊裝上一層結(jié)構(gòu)構(gòu)件[3-5]。

5 結(jié)語

雙面疊合墻結(jié)構(gòu)是一個全新的結(jié)構(gòu)體系，對設(shè)計提出了新要求。同時，該結(jié)構(gòu)形式既有裝配式構(gòu)件施工，又有傳統(tǒng)現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土施工，對施工工藝提出了新要求。本文對雙面疊合墻的設(shè)計和施工進行了總結(jié)提煉，可為進一步推廣雙面疊合剪力墻的應(yīng)用提供支撐。