結(jié)構(gòu)拉縫技術(shù)在裝配式高層住宅建筑中的應(yīng)用

劉俊臣，徐其功，李 娜

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司 廣州510010）

關(guān)鍵字：結(jié)構(gòu)拉縫；構(gòu)造墻；裝配式建筑；鋁模

0 引言

新型建筑圍護(hù)墻體的應(yīng)用對(duì)提高建筑質(zhì)量和品質(zhì)、建筑模式的改變等都具有重要意義，非砌筑是新型建筑圍護(hù)墻體的共同特征之一。《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ∕T 15-163—2019》第4.3.1條提出“當(dāng)建筑圍護(hù)墻體均為預(yù)制墻體和采用高精度模板澆筑的混凝土墻時(shí)，表4.1.2 中Q2a得5 分”，即非承重圍護(hù)墻非砌筑項(xiàng)得5分。高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目中一般采用全現(xiàn)澆外墻來(lái)滿足外圍護(hù)墻非砌筑，同時(shí)采用鋁模施工來(lái)達(dá)到高精度模板的要求［1-2］。

全現(xiàn)澆外墻均按受力外墻設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻在商業(yè)裙樓處的轉(zhuǎn)換比例將大大提高，帶來(lái)抗震等級(jí)提高和結(jié)構(gòu)超限等問(wèn)題。同時(shí)在裝配式建筑中，無(wú)側(cè)向支撐的樓梯間全現(xiàn)澆外墻在預(yù)制樓梯處還會(huì)存在穩(wěn)定問(wèn)題。采用結(jié)構(gòu)拉縫技術(shù)設(shè)置構(gòu)造墻是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)［3］。本文以佛山某工程為依據(jù)，研究結(jié)構(gòu)拉縫的有關(guān)技術(shù)。

結(jié)構(gòu)拉縫一般采用左、右、下三邊拉縫或左（右）下兩邊拉縫與主體剪力墻隔開(kāi)［4-5］。結(jié)構(gòu)拉縫型材可采用PVC-U 型材［6］，構(gòu)造如圖1～圖2 所示，拉縫的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)滿足下列要求：

圖1 結(jié)構(gòu)拉縫立面示意圖Fig.1 Structure Seam Elevation

圖2 結(jié)構(gòu)拉縫構(gòu)造示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Structural Drawing Joints （mm）

⑴結(jié)構(gòu)拉縫材料施工階段室外側(cè)采用雙面膠封堵凹槽，外墻裝飾面層施工前清理后做打膠處理（采用改性硅酮膠）。

⑵結(jié)構(gòu)拉縫構(gòu)造墻體和承重剪力墻體混凝土澆筑時(shí)應(yīng)交替分段進(jìn)行，避免豎向拉縫材料移位。

⑶ 拉縫材料安裝必須橫平豎直，必須經(jīng)過(guò)相關(guān)單位驗(yàn)收后方可澆筑混凝土，混凝土澆筑完成后對(duì)拉縫質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查。

⑷ 在安裝豎向結(jié)構(gòu)拉縫時(shí)，注意定位筋的長(zhǎng)度不要超過(guò)墻體鋼筋厚度，兩端滿足保護(hù)層厚度。

⑸ 在安裝豎向結(jié)構(gòu)拉縫時(shí)，拉縫板上口用膠帶封口防止混凝土進(jìn)入板內(nèi)。

⑹ 混凝土澆筑至梁面以上30 mm 后，在初凝前將水平拉縫材料壓入混凝土內(nèi)，且同時(shí)做好構(gòu)造鋼筋插筋。拉縫板與混凝土黏結(jié)密實(shí)，未密實(shí)區(qū)域使用抹平工具推送混凝土填充實(shí)；禁止橫向拉縫板在混凝土凝固后安裝。

拉縫構(gòu)造墻充分利用了鋁模施工優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)外墻一次澆筑成型，并減少交叉工序（如砌筑、抹灰、貼磚等濕作業(yè)），節(jié)約工期，提高效率［7-8］。但設(shè)置拉縫板施工復(fù)雜，安裝質(zhì)量較難控制，拉縫處存在漏水隱患，且大量項(xiàng)目反饋現(xiàn)場(chǎng)均未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置拉縫，并存在較多裂縫質(zhì)量問(wèn)題，構(gòu)造外墻引起結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題不容忽視［9］。

1 結(jié)構(gòu)整體性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性

1.1 工程概況

佛山某裝配式高層住宅項(xiàng)目，抗震設(shè)防烈度7（0.1g）度，場(chǎng)地類別Ⅲ類，特征周期Tg=0.45 s，抗震等級(jí)二級(jí)，基本風(fēng)壓0.6 kN∕m2，地面粗糙度C類，建筑體形系數(shù)1.4，該住宅層高2.9 m，建筑總高度100 m，1、2層商業(yè)裙樓采用現(xiàn)澆樓梯，3～33 層及屋面層采用預(yù)制梁式剪刀梯。

1.2 結(jié)構(gòu)整體性能指標(biāo)

鋁模全現(xiàn)澆受力外墻在商業(yè)裙樓有大空間使用要求的區(qū)域，需要對(duì)部分剪力墻進(jìn)行轉(zhuǎn)換。整體結(jié)構(gòu)中框支剪力墻面積占總剪力墻面積如超過(guò)10%將劃歸部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，底部加強(qiáng)區(qū)抗震等級(jí)將提高或結(jié)構(gòu)超限，增加工程造價(jià)。

本項(xiàng)目1、2層為商業(yè)裙樓，有大空間使用要求，需要對(duì)部分剪力墻進(jìn)行轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)過(guò)程中分別按以下2種方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比［10］。

⑴方案1：全現(xiàn)澆受力外墻。塔樓按全現(xiàn)澆外墻按受力墻設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)中框支剪力墻面積占總剪力墻面積超過(guò)10%，屬于部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，底部加強(qiáng)區(qū)抗震等級(jí)將提高至一級(jí)，如圖3?所示。

⑵方案2：結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻。將結(jié)構(gòu)中框支剪力墻面積占總剪力墻面積的比例控制在10%以內(nèi)，僅框支梁、框支柱抗震等級(jí)將提高至一級(jí)，如圖3?所示。

圖3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案Fig.3 Structural Design Plan

2 種方案的剪力墻轉(zhuǎn)換率如表1 所示，指標(biāo)對(duì)比如表2所示。

表1 剪力墻轉(zhuǎn)換率計(jì)算Tab.1 The Ratio of Transformation Shear Wall

表2 指標(biāo)對(duì)比Tab.2 Index Comparison

與方案1 相比，方案2 部分全現(xiàn)澆受力外墻改為構(gòu)造墻后，盈建科計(jì)算結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)對(duì)比如下：①第一自振周期略有加大，變化幅度約為4%；②地震作用下基底剪力減小約為5%；③地震作用下的最大層間位移角變化約為10%，遠(yuǎn)小于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：JGJ 3-2010》［11］限值1∕1 000 的要求；可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻方案，總體計(jì)算中的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足文獻(xiàn)［11］的要求。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

工程量對(duì)比中僅計(jì)算對(duì)比2 個(gè)方案的不同之處。標(biāo)準(zhǔn)層中，采用全現(xiàn)澆受力外墻方案與構(gòu)造墻方案的混凝土用量相同，僅1、2層中的轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱及轉(zhuǎn)換層樓板的混凝土用量有所不同。方案1與方案2僅商業(yè)二層頂板轉(zhuǎn)換層板配筋不同，其余層板配筋相同。工程量對(duì)比如表3～表5所示。

表3 混凝土用量對(duì)比Tab.3 Consumption of Concrete （m3）

表4 鋼筋用量對(duì)比Tab.4 Consumption of Reinforcement （kg）

表5 拉縫板材料Tab.5 Consumption of Reinforcement （m）

取混凝土單價(jià)530 元∕m3，鋼筋4 000 元∕t，水平拉縫14.6 元∕m，豎向拉縫23.4 元∕m，方案2 結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻單棟樓節(jié)省造價(jià)：69.27×530-1.448×4 000-269.7×14.6-365.8×23.4=18 421元。

方案2 中部分剪力墻設(shè)計(jì)成構(gòu)造墻后，剪力墻加構(gòu)造墻的配筋有所減少，但在地震和風(fēng)工況下，梁的配筋有所增大，綜合考慮，梁、柱、剪力墻、構(gòu)造墻，配筋并無(wú)節(jié)省。考慮設(shè)置拉縫板施工不便帶來(lái)的工期延長(zhǎng)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻與全現(xiàn)澆受力外墻相比，綜合造價(jià)并無(wú)優(yōu)勢(shì)。

2 墻體穩(wěn)定性

在現(xiàn)澆剪刀梯中，剪刀梯可作為樓梯間外墻側(cè)向支撐，但是在裝配式住宅建筑中，預(yù)制剪刀梯與外墻脫開(kāi)，并留有10 mm的施工誤差縫，此時(shí)90 m 高的樓梯間無(wú)側(cè)向支撐外墻存在穩(wěn)定問(wèn)題，如圖4所示。

圖4 無(wú)側(cè)向支撐外墻平面及立面示意圖Fig.4 No Lateral Bracing Exterior Wall Plan and Elevation

采用結(jié)構(gòu)拉縫技術(shù)將該墻段設(shè)置為構(gòu)造墻（見(jiàn)圖5、圖6），重新計(jì)算。

圖5 取消局部剪力墻示意圖Fig.5 Cancellation of the Partial Sheer Wall

圖6 無(wú)側(cè)向支撐外墻結(jié)構(gòu)拉縫立面Fig.6 Structure Seam of No Lateral Bracing Exterior Wall Elevation

通過(guò)計(jì)算對(duì)比分析，采用結(jié)構(gòu)拉縫構(gòu)造墻，結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻解決了無(wú)側(cè)向支撐的樓梯間全現(xiàn)澆受力外墻在預(yù)制樓梯處穩(wěn)定問(wèn)題。對(duì)于其他部位的鋁模全現(xiàn)澆外墻因樓板開(kāi)洞導(dǎo)致剪力墻平面外無(wú)側(cè)向支撐而存在穩(wěn)定問(wèn)題的墻段，同樣可采用拉縫設(shè)置構(gòu)造墻方案解決墻體穩(wěn)定問(wèn)題。構(gòu)造墻設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足自身的抗風(fēng)抗震計(jì)算。

3 結(jié)論

⑴ 結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻與全現(xiàn)澆受力外墻相比，綜合造價(jià)并無(wú)優(yōu)勢(shì)。

⑵ 對(duì)于帶商業(yè)裙樓的建筑，結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻減少了剪力墻的轉(zhuǎn)換比例，可避免剪力墻轉(zhuǎn)換比例超限帶來(lái)的抗震等級(jí)提高和結(jié)構(gòu)超限的問(wèn)題。

⑶ 若設(shè)計(jì)按拉縫而現(xiàn)場(chǎng)不實(shí)施，相應(yīng)的墻肢及連梁內(nèi)力增加非常顯著，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。設(shè)計(jì)時(shí)建議采用包絡(luò)設(shè)計(jì)，即取結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻和全澆受力外墻2種結(jié)構(gòu)方案的配筋大者。

⑷結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置構(gòu)造墻可解決鋁模全現(xiàn)澆外墻中平面外無(wú)側(cè)向支撐剪力墻的穩(wěn)定問(wèn)題。