装配式剪力墙结构体系在某高层住宅中的应用

张勇胜（湖南省建筑设计院，湖南长沙410011）

装配式剪力墙结构体系在某高层住宅中的应用

张勇胜（湖南省建筑设计院，湖南长沙410011）

本文以湖南省湘潭市某安居小区21#栋为例，对预制装配式剪力墙结构体系在高层住宅中的应用作了简单分析，对比了装配式剪力墙结构与传统现浇混凝土结构的受力特点，对剪力墙、梁、板等预制构件的连接构造作了介绍，并对设计中需注意的问题作了归纳，对装配式剪力墙结构体系的推广与应用具有一定的参考意义。

装配式剪力墙；预制构件；连接构造

1 工程概况

2 结构计算

21#栋地上总建筑面积15180m2，地上33层，地下1层，建筑高度99.60m。一层层高5.2m，标准层层高2.95m。建筑效果图见图1，标准层建筑平面图见图2。

图1 效果图

图2 标准层建筑平面图

本工程为标准设防类，设计使用年限50年，抗震设防烈度为Ⅵ度，基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组，场地土类别Ⅱ类，抗震等级为三级，基本风压为0.35kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

本工程采用预制装配式剪力墙结构体系，受力墙体采用预制剪力墙板，其中边缘构件采用现浇混凝土，墙体厚度200mm；楼板采用120mm厚叠合楼板，含60mm厚预制层和60mm厚现浇层；内隔墙采用预制墙板；梁采用叠合梁。此外，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）[1]，一层～四层楼面范围为底部加强区，本工程在此高度内受力墙体采用现浇混凝土；同时，根据建筑平面布置，楼梯间和电梯间相关范围内墙柱、梁板均采用现浇混凝土，楼板配置双层双向钢筋。

本工程分别建立了装配式剪力墙结构模型和现浇剪力墙结构模型作对比，计算软件采用北京盈建科软件有限责任公司开发的YJK系列结构设计软件（1.7.0版）。

2.1 结构布置对比

结构平面布置如图3～4所示。

图3 装配式剪力墙标准层结构平面图

图4 现浇剪力墙标准层结构平面图

现浇剪力墙结构平面图中，剪力墙按L形布置，除计算需要外，L形墙长肢长度为8h（h为墙厚），短肢长度按有翼墙长度的最小值。装配式剪力墙结构中，因外墙保温、面层等均同受力墙体一起预制，如外墙采用填充墙，则需搭设脚手架进行外墙面层等施工，额外增加了工程量，所以剪力墙布置原则为外墙满布，门窗处开墙洞，再根据计算结果，局部增加内剪力墙。

计算分析中，预制剪力墙结构与现浇剪力墙结构各类参数基本相同，不同之处在于预制剪力墙结构需勾选“装配式结构”，并对剪力墙地震内力系数进行放大，放大系数为1.1。

2.2 计算结果对比

本工程采用YJK软件进行小震弹性计算分析，假定楼板在其自身平面内无限刚性，主要指标计算结果见表1。

表1 主要指标计算结果

从表1计算结果中可看出，两个模型各项指标均满足国家规范的要求，未出现结构超限的情况。但装配式剪力墙结构第一平动周期和最大层间位移角均远小于现浇剪力墙结构，其原因在于现浇剪力墙结构的剪力墙布置时考虑的是各墙肢均匀受力，控制其墙肢长度与轴压比，而装配式剪力墙结构外墙布满剪力墙，再根据各墙肢轴压比计算结果，局部增加内剪力墙，从图3～4中可看出，剪力墙长度大于现浇结构，且剪力墙大多布置在结构外围，对结构整体抗侧刚度贡献大于布置在内部。但因剪力墙总体长度增加，整体结构的自重也大于现浇剪力墙结构。

3 施工图设计

与传统现浇混凝土剪力墙结构施工图相比，除了墙柱、梁板、基础等平法施工图外，装配式剪力墙结构施工图增加了预制墙板模板图、配筋图，以及叠合梁、叠合板、阳台板等预制构件的做法大样。本工程参考《湖南省装配式结构住宅图集33层混凝土结构城镇住宅（＜100m）（一）》[2]中的做法：受力剪力墙采用预制墙板，预制外墙板中保温材料采用挤塑苯板（XPS），窗下墙轻质填充材料采用模塑聚苯板（EPS），预制剪力墙中竖向钢筋连接采用套筒灌浆连接。本文以含一个窗洞的预制外墙板为例，简述装配式剪力墙预制外墙板结构构造做法。

图5 预制外墙板模板图

对于装配式剪力墙结构，各预制剪力墙拼接处为薄弱部位，因此各层楼面位置，预制剪力墙顶部无后浇圈梁时，需设置连续的水平后浇带，保证剪力墙拼接部位传力的连续性；同时，同一楼层相邻剪力墙竖向拼缝处，设置抗剪键槽。

4 设计中需注意的问题

（1）剪力墙的布置。预制外墙板在工厂加工时已自带保温和面层，如外墙采用填充隔墙，则需另搭设脚手架进行施工，产生额外的工程费用，因此，外墙按满剪力墙设置，仅在门窗处开墙洞。

（2）预制剪力墙板的长度。预制剪力墙板的长度根据运输条件和现场吊装能力确定，过长、过重的预制墙板均会造成施工困难。

（3）剪力墙稳定问题。剪力墙的稳定问题较多出现在楼电梯间和设备井处，楼梯采用预制梯段，与剪力墙无连接，如剪力墙的另一侧也无楼板，则该处剪力墙两侧均无拉结，平面外的计算长度为全楼高度，墙肢稳定验算无法通过。出现此类情况时，建议预制梯段与剪力墙采用角钢连接，提供平面外的约束，减小剪力墙平面外计算长度。

（4）楼电梯间相关区域内墙、梁、板采用现浇混凝土，提高结构整体稳定性。

5 装配式剪力墙结构的不足与发展前景

目前，装配式结构受到客观条件的制约。如在前文中所述的，装配式剪力墙结构比现浇剪力墙结构自重大，增加了混凝土量，也增加了造价，根据工程经验，目前装配式剪力墙结构比传统现浇结构造价高了约20%。主要是因为目前装配式结构尚处于探索阶段，未形成大规模的生产能力。此外，传统现浇混凝土可塑性大，可实现建筑的各类造型，而对于装配式结构而言，批量生产才能控制成本，小规模的造型构件预制需单独开模，也相应增加了造价。

装配式结构有如节约资源、减少施工污染、提高劳动效率等优点，我国目前尚处于起步阶段。发达国家预制混凝土结构在土木工程中的比重达到40%以上，我国装配式混凝土结构尚有很大的发展空间。

6 结束语

本文以湖南省湘潭市某安居小区21#栋为例，对预制装配式剪力墙结构体系在高层住宅中的应用作了简单分析，对比了装配式剪力墙结构与传统现浇混凝土结构的受力特点，对剪力墙、梁、板等预制构件的连接构造作了介绍，并对设计中需注意的问题作了归纳，对装配式剪力墙结构体系的推广与应用具有一定的参考意义。

[1]中华人民共和国行业标准.《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2013：77～79.

[2]湖南省工程建设标准设计图集.装配式结构住宅-33层混凝土结构城镇住宅（＜100m（一））.

TU973.16

A

2095-2066（2016）36-0195-02

2016-12-12

张勇胜（1987-），中级工程师，硕士研究生，主要从事高层与复杂结构设计工作。