裝配式雙面疊合剪力墻施工技術及構造分析

作者簡介：王安亮（1986-），男，工程師。研究方向為市政工程施工技術。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.15.042

摘? 要：隨著我國裝配式結構體系的發(fā)展和建筑節(jié)能化的推進，疊合剪力墻結構得到廣泛的使用，與傳統(tǒng)的現澆剪力墻相比，疊合剪力墻具有施工便捷、工業(yè)化水平高、成本低等特點。該文以某裝配式雙面疊合剪力墻住宅樓項目為依托，介紹裝配式雙面疊合剪力墻的工藝流程，總結施工過程中的控制要點，以保證疊合剪力墻的工程質量。同時借助數值分析軟件對雙面疊合剪力墻的構造措施展開分析，計算結果表明，增加桁架鋼筋直徑能提高豎向承載力；改為鋼筋籠拉結形式可以提高延性和耗能能力。

關鍵詞：雙面疊合剪力墻；施工技術；桁架鋼筋；數值分析；滯回曲線

中圖分類號：TU398+.2? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）15-0185-05

Abstract： With the development of prefabricated structure system and the promotion of building energy saving in our country， composite shear wall structure has been widely used. Compared with traditional cast-in-place shear wall， composite shear wall has the characteristics of convenient construction， high level of industrialization， cost reduction and so on. Based on the project of a prefabricated double-sided composite shear wall residential building， this paper introduces the technological process of the prefabricated double-sided composite shear wall， and summarizes the control points in the construction process， in order to ensure the engineering quality of the composite shear wall. At the same time， the construction measures of double-sided composite shear wall are analyzed with the help of numerical analysis software. The results show that increasing the diameter of truss steel bar can improve the vertical bearing capacity， and changing to the form of steel cage tie-up can improve ductility and energy dissipation capacity.

Keywords： double-sided composite shear wall; construction technology; truss steel bar; numerical analysis; hysteretic curve

基于現代住宅對產業(yè)化的需求，預制裝配式結構具有良好的發(fā)展前景，其中疊合剪力墻在高層住宅建筑中得到廣泛應用。疊合剪力墻的成型質量受到施工工藝的影響，為此本文介紹了裝配式雙面疊合剪力墻的工藝流程，總結了施工過程中的控制要點，以提高雙面疊合剪力墻的工程質量。

裝配式雙面疊合剪力墻通過桁架鋼筋將兩側內外葉預制板拉結在一起與中間現澆混凝土形成整體，桁架鋼筋下弦筋可作為預制板的受力鋼筋，為研究預制板之間的構造形式對疊合剪力墻整體受力性能的影響，采用數值分析軟件進行受力分析，得出結論指導雙面疊合剪力墻的構造設計。

1? 項目簡介

1.1? 工程概況

工程占地面積約為186.13畝（1畝約等于667 m2），項目總建筑面積192 586.78 m2，其中地上建筑面積135 839.92 m2，地下建筑面積56 746.86 m2；包含7棟15層高層住宅建筑（1#、3#、4#、5#、10#、21#、22#），1棟12層高層住宅建筑（18#），1棟11層高層住宅建筑（11#），5棟8層多層住宅建筑（2#、12#、14#、15#、16#），4棟7層多層住宅建筑（6#、7#、8#、17#），2棟3層多層公共建筑（9#、13#）（幼兒園和商業(yè)），S-1#～S-3#樓為物管用房及景觀電梯，M-1#～M-4#為1層門衛(wèi)室，地下大部分為1層，部分2層。

1.2? 雙面疊合剪力墻

本項目裝配式預制構件分為疊合板、雙面疊合剪力墻、預制空心柱和預制樓梯，其中預制雙面疊合剪力墻厚度為200 mm，由內外兩側各50 mm帶桁架鋼筋的預制板和中間100 mm的現澆層組成，同時剪力墻與暗柱通過現澆進行連接，形成整體。暗柱分為T形和L形2種形式，連接節(jié)點示意圖如圖1所示。

（a）? T形暗柱連接 ? ? ? ? ? （b）? L形暗柱連接

圖1? 疊合剪力墻暗柱連接示意圖

2? 施工工藝

2.1? 工藝流程

疊合剪力墻的工藝流程如下。

進行測量放線→調整垂直預留的插筋→安裝標高的墊片→吊裝預制的墻板并將其定位→安裝斜向的支撐桿→進行校準調整→支撐底部與頂部的模板→驗收合格后澆筑混凝土。

2.2? 安裝順序

疊合剪力墻安裝時遵循“先外后內”的原則，依次按照標段劃分的順序展開各類型構件安裝，逐一按順時針或逆時針順序進行，應避免墻板插入式安裝。

2.3? 測量放線

軸線采用激光垂準儀進行投測。利用引入的4個基準點使用經緯儀放出樓層縱橫方向主控線，并對主控線進行復核，確認無誤后可作為本層的基準線。以主控線為基準放出墻體輪廓線及墻邊300 mm控制線。 2.4? 調整豎向預留插筋

1）新舊混凝土接茬部位應鑿毛處理并用清水沖洗干凈，不得有積水。鑿除時應剔除混凝土表面浮漿和松弱層。

2）疊合墻吊裝前應對豎向預留鋼筋進行檢查，若有偏差應進行調整校正?，F場疊合墻豎向預留鋼筋嚴禁出現并筋和緊貼疊合墻內壁2種情況。

2.5? 安裝標高墊片

1）水平接口處的預制墻板需要使用專門的標高墊片調整裝備，且每個預制墻體至少需要裝置2組標高墊片裝備。

2）專用標高墊片鋼材等級為Q235B，按工程設計，如圖2所示。

3）標高墊片應該被設置在相應的斜支撐點正下方的特定位置。在安裝時，先安裝下部螺母，再安裝標高墊片，待標高調整校正后，最后安裝上部螺母進行固定。標高墊片裝置安裝完成后，應復核標高、水平度并檢查連接緊固性等。

圖2? 標高墊片示意圖

2.6? 預制墻體吊裝就位

①根據給定的安裝順序示意圖，建議先從距離起重機或塔式起重機最遠的位置啟動吊裝操作。在吊裝疊加剪力墻部分時，建議采取雙點吊裝技術，同時要確保其保持在垂直且穩(wěn)定的位置，吊裝工具與水平面的角度不應小于60°，并且不應低于45°。②當部件被吊起離地面500 mm時，需暫停一下以檢查部件是否平衡。如果部件未能平衡，需要調整吊繩和工具直到部件達到穩(wěn)定為止，然后才可以指示塔吊繼續(xù)以均勻速度上升。③當部件吊裝下降到距離樓面1.2 m的時候，稍微暫停，需要倚靠墻體來進行導引的下落；部件吊裝下降到底部0.5 m位置時稍微暫停，進行鋼筋的調整和定位；當部件吊裝下降到0.2 m高度時稍微暫停，對墻體進行調整和初步的定位。當部件下降到標高墊片上時，需要進行修調，直到墻體平面的精確定位完成。

2.7? 安裝臨時支撐桿件

①每個墻板的臨時穩(wěn)定性至少需要2組斜支撐來保證。上部斜支撐點的位置應高于底部不少于總高度的2/3，同時也不應低于總高度的1/2。斜支撐與水平面應形成40～50°的夾角。②在安裝過程中，首先裝置斜支撐的頂端固定點，然后裝置斜支撐的底端固定點。③斜支撐桿件的絲桿從端部起120 mm以內噴涂黃色警示油漆，并對所有工人做好書面交底，絲桿旋出時發(fā)現警示油漆應立即停止。④錨栓預先嵌入堆疊墻內，以方便斜支撐上部通過螺栓進行連接并固定，而在樓板上預置的幾字型鋼筋則負責固定斜支撐的下部。

2.8? 調整校正

①使用水準尺和垂線對組件的垂直誤差進行量度，并確保在構件的側邊進行測量。緩慢旋轉支撐桿，并同時微調兩側的螺旋筒，直到垂直度滿足標準。②在墻體裝配完畢后，重新檢查墻體的邊緣線條、直角度、高度標記以及臨近墻體的平坦度（使用三尺原則）。③在疊合剪力墻外墻安裝時，其垂直度的控制應以外葉板為主控項。④在仔細檢查確認沒有錯誤后，鎖定斜撐，用膠帶穩(wěn)固牢固，然后在墻壁顯眼位置貼上已矯正的標識。

3? 施工關鍵技術

3.1? 安裝控制技術

對預留插筋進行復核和調整，確保其數量、位置以及錨固長度符合要求，其中錨固長度需滿足1.2 LaE，LaE為受拉鋼筋抗震錨固長度。安裝標高墊片后調整標高并采用水平儀進行平直度的檢查與調整。待預制板安裝就位后，單側安裝2根平行的斜支撐桿件進行固定，斜支撐一端通過螺栓與疊合墻上預埋的錨栓進行連接固定，距離底部的距離不宜少于高度的2/3，另一端與樓板上預埋幾字型鋼筋進行連接。斜支撐與水平面保持40～50°的傾斜角，通過調整斜支撐傾斜角度來調整預制板的垂直度；固定好斜支撐后，通過撬棍對預制板進行微調，使預制板處于墻體定位線允許偏差范圍內。

3.2? 疊合剪力墻鋁模加固技術

預制疊合剪力墻安裝就位后，采用鋁合金框架塑料模板進行中間空腔現澆層和兩側暗柱的澆筑。該模板具有整體性好、質量輕、效率高等突出優(yōu)點，但同時存在一些質量通病，如爛根、陽角不方正、拼縫處漏漿、蜂窩麻面和脹模等。

①為防止疊合剪力墻出現爛根的現象，需對根部采取一定的加固措施，提高封堵效果，避免漏漿。疊合剪力墻安裝時底角懸空，需配置小板封堵底角，內墻使用斜撐抵住小板防止小板翻轉，外墻小板連接兩端現澆墻K板（外墻承接板）固定。②為防止出現陽角不方正的現象，在轉角處設置定型轉角背楞，斜撐采用滿布的形式對背楞進行連續(xù)加固。③為防止出現模板拼縫處出現漏漿的現象，在接縫處粘貼膠帶密封，嚴格控制背楞對拉螺桿的橫向間距，并滿布銷釘。④為防止出現蜂窩麻面的現象，需調整脫模劑的類型，根據實際情況選擇合適的油性脫模劑和水性脫模劑。⑤為防止出現脹模的現象，需嚴格控制斜支撐、對拉螺桿、銷釘的間距以確保澆筑時模板不產生變形，剛性膠杯要符合質量標準。

3.3? 混凝土澆筑技術

疊合剪力墻的混凝土澆筑是施工的重難點，如果操作不當將會出現爛根、內外混凝土分離等問題。解決該問題需進行以下步驟：一是澆筑前對模板和墻壁進行灑水潤濕，使預制墻體表面充分飽和，促進現澆混凝土與預制混凝土之間的有效黏結，加強整體性。二是由于疊合剪力墻與下層連接部位鋼筋較密，還有調平墊片措施影響根部混凝土澆筑質量，可采用自密實混凝土并進行分層澆筑，每層混凝土澆筑高度控制在800 mm以內；也可在墻體底部采用細石混凝土，澆筑時采用直徑30 mm的高頻振搗棒進行分層振搗，可先下振搗棒，澆筑一層混凝土后緩慢上提振搗，每層混凝土振搗完成后靜置1 h后再繼續(xù)澆筑。通過上述步驟方可保障混凝土成型質量。

4? 構造加強措施及數值分析

4.1? 構造方案設計

裝配式雙面疊合剪力墻由內外兩側的預制葉板和中間空腔內現澆混凝土組成，兩側葉板通過桁架鋼筋進行拉結從而形成整體結構。桁架鋼筋的下弦筋充當疊合板的受力鋼筋，從而減少了鋼材的用量，上弦筋可作為預制板的吊點。

本文通過增大桁架鋼筋直徑和將桁架鋼筋改成鋼筋籠拉結的方式，設計2種方案，加強疊合剪力墻的整體工作性能，并將2種方案與原設計進行對比。

原設計雙面疊合剪力墻桁架鋼筋直徑為8 mm，其配筋如圖3所示。

圖3? 雙面疊合剪力墻配筋圖

方案一：桁架鋼筋直徑改為10 mm。

方案二：桁架鋼筋改為鋼筋籠拉結的形式。

4.2? 數值模擬

采用數值分析軟件建立疊合剪力墻實體精細化模型，其中預制板和現澆混凝土均采用八節(jié)點六面體單元，鋼筋采用兩節(jié)點三維桁架單元?；炷帘緲嬆Ｐ瓦x取塑性損傷模型，應力-應變關系根據GB 50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》進行計算，鋼筋本構關系為雙折線模型，混凝土和鋼筋的材料屬性見表1。

表1? 材料屬性

邊界條件：疊合剪力墻底部施加固定約束，在頂部加載端設置參考點作為加載點，頂面與參考點進行耦合，設置加載點的邊界條件（進行位移加載）。

定義接觸：忽略鋼筋與混凝土之間的滑移，將鋼筋骨架內置于混凝土中；忽略預制混凝土與現澆混凝土之間的滑移，采用綁定連接。

數值分析模型如圖4所示。

（a）? 現澆混凝土板 （b）? 預制混凝土板 （c）? 鋼筋骨架

圖4? 數值分析模型

4.3? 承載力分析

豎向荷載作用下，疊合剪力墻荷載-位移曲線如圖5所示。

圖5? 荷載-位移曲線

由圖5可以看出，彈性工作階段3種方案下疊合剪力墻的荷載-位移曲線幾乎重合。進入塑性階段后，3種方案下疊合剪力墻的荷載-位移曲線出現差異，其中方案一增大桁架鋼筋直徑后，疊合剪力墻的承載能力有明顯的提高。方案二將桁架鋼筋改為鋼筋籠拉結的形式后，雖然承載力有一定的提高，但效果并不顯著。

4.4? 滯回曲線分析

滯回曲線可以揭示給定的往復循環(huán)荷載條件下，結構或構件的荷載和位移之間的聯(lián)系。它有助于理解結構和構件受到循環(huán)荷載時的形變、剛度衰退和能量耗損等一系列情況。水平往復荷載作用下，疊合剪力墻滯回曲線如圖6所示。

圖6? 疊合剪力墻荷載-位移曲線

由圖6可知，在水平往復荷載作用下，3種方案疊合剪力墻的曲線特征相似，圍成的面積較大，表明具有較強的塑性、抗震和耗能能力。當位移較小時，滯回環(huán)狹長，面積較小，荷載-位移曲線呈線性增長，疊合剪力墻處于彈性工作階段；隨著荷載增大，混凝土開裂，出現剛度退化現象，相同荷載下，剪力墻頂點位移增大。同時對比3種方案可以看出，方案一和方案二剛度退化有所減弱，因此2種構造措施均能提高疊合剪力墻的抗震、耗能能力，其中方案二更為明顯。

4.5? 骨架曲線分析

將滯回曲線在每個加載級的第一圈峰值點相連所形成的曲線稱為骨架曲線，從而提取特征點荷載和位移值，如圖7所示。

圖7? 荷載-位移骨架曲線

由圖7可以看出，加載初期，3種方案下疊合剪力墻的骨架曲線基本重合，呈線性增長。進入塑性階段后，曲線出現差異，方案一和方案二的峰值荷載均有所提高，其中方案二更為明顯，方案一效果較??；峰值荷載以后，方案二下降緩慢，延性最好。表明2種構造措施均能提高疊合剪力墻的承載能力，其中方案一效果一般，方案二效果較為明顯，且提高了構件的延性。

5? 結束語

1）本文介紹了裝配式雙面疊合剪力墻的工藝流程，總結了施工過程中的控制要點，以保證疊合剪力墻的工程質量。

2）提出的構造措施能有效提高疊合剪力墻的整體工作性能，其中增大桁架鋼筋直徑對提高豎向承載力效果較為明顯，改為鋼筋籠拉結的形式能提高疊合剪力墻在循環(huán)荷載作用下的延性和耗能能力。

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