结构拉缝技术在装配式高层住宅建筑中的应用

刘俊臣，徐其功，李 娜

（广东省建科建筑设计院有限公司 广州510010）

关键字：结构拉缝；构造墙；装配式建筑；铝模

0 引言

新型建筑围护墙体的应用对提高建筑质量和品质、建筑模式的改变等都具有重要意义，非砌筑是新型建筑围护墙体的共同特征之一。《装配式建筑评价标准：广东省标准DBJ∕T 15-163—2019》第4.3.1条提出“当建筑围护墙体均为预制墙体和采用高精度模板浇筑的混凝土墙时，表4.1.2 中Q2a得5 分”，即非承重围护墙非砌筑项得5分。高层剪力墙结构住宅项目中一般采用全现浇外墙来满足外围护墙非砌筑，同时采用铝模施工来达到高精度模板的要求［1-2］。

全现浇外墙均按受力外墙设计时，剪力墙在商业裙楼处的转换比例将大大提高，带来抗震等级提高和结构超限等问题。同时在装配式建筑中，无侧向支撑的楼梯间全现浇外墙在预制楼梯处还会存在稳定问题。采用结构拉缝技术设置构造墙是解决这些问题的关键技术［3］。本文以佛山某工程为依据，研究结构拉缝的有关技术。

结构拉缝一般采用左、右、下三边拉缝或左（右）下两边拉缝与主体剪力墙隔开［4-5］。结构拉缝型材可采用PVC-U 型材［6］，构造如图1～图2 所示，拉缝的设计和施工应满足下列要求：

图1 结构拉缝立面示意图Fig.1 Structure Seam Elevation

图2 结构拉缝构造示意图Fig.2 Schematic Diagram of Structural Drawing Joints （mm）

⑴结构拉缝材料施工阶段室外侧采用双面胶封堵凹槽，外墙装饰面层施工前清理后做打胶处理（采用改性硅酮胶）。

⑵结构拉缝构造墙体和承重剪力墙体混凝土浇筑时应交替分段进行，避免竖向拉缝材料移位。

⑶ 拉缝材料安装必须横平竖直，必须经过相关单位验收后方可浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后对拉缝质量进行复查。

⑷ 在安装竖向结构拉缝时，注意定位筋的长度不要超过墙体钢筋厚度，两端满足保护层厚度。

⑸ 在安装竖向结构拉缝时，拉缝板上口用胶带封口防止混凝土进入板内。

⑹ 混凝土浇筑至梁面以上30 mm 后，在初凝前将水平拉缝材料压入混凝土内，且同时做好构造钢筋插筋。拉缝板与混凝土黏结密实，未密实区域使用抹平工具推送混凝土填充实；禁止横向拉缝板在混凝土凝固后安装。

拉缝构造墙充分利用了铝模施工优势，实现外墙一次浇筑成型，并减少交叉工序（如砌筑、抹灰、贴砖等湿作业），节约工期，提高效率［7-8］。但设置拉缝板施工复杂，安装质量较难控制，拉缝处存在漏水隐患，且大量项目反馈现场均未按设计要求设置拉缝，并存在较多裂缝质量问题，构造外墙引起结构的安全性问题不容忽视［9］。

1 结构整体性能指标和经济性

1.1 工程概况

佛山某装配式高层住宅项目，抗震设防烈度7（0.1g）度，场地类别Ⅲ类，特征周期Tg=0.45 s，抗震等级二级，基本风压0.6 kN∕m2，地面粗糙度C类，建筑体形系数1.4，该住宅层高2.9 m，建筑总高度100 m，1、2层商业裙楼采用现浇楼梯，3～33 层及屋面层采用预制梁式剪刀梯。

1.2 结构整体性能指标

铝模全现浇受力外墙在商业裙楼有大空间使用要求的区域，需要对部分剪力墙进行转换。整体结构中框支剪力墙面积占总剪力墙面积如超过10%将划归部分框支剪力墙结构，底部加强区抗震等级将提高或结构超限，增加工程造价。

本项目1、2层为商业裙楼，有大空间使用要求，需要对部分剪力墙进行转换。设计过程中分别按以下2种方案进行结构整体性能指标和经济性对比［10］。

⑴方案1：全现浇受力外墙。塔楼按全现浇外墙按受力墙设计，整体结构中框支剪力墙面积占总剪力墙面积超过10%，属于部分框支剪力墙结构，底部加强区抗震等级将提高至一级，如图3⒜所示。

⑵方案2：结构拉缝设置构造墙。将结构中框支剪力墙面积占总剪力墙面积的比例控制在10%以内，仅框支梁、框支柱抗震等级将提高至一级，如图3⒝所示。

图3 结构设计方案Fig.3 Structural Design Plan

2 种方案的剪力墙转换率如表1 所示，指标对比如表2所示。

表1 剪力墙转换率计算Tab.1 The Ratio of Transformation Shear Wall

表2 指标对比Tab.2 Index Comparison

与方案1 相比，方案2 部分全现浇受力外墙改为构造墙后，盈建科计算结构整体指标对比如下：①第一自振周期略有加大，变化幅度约为4%；②地震作用下基底剪力减小约为5%；③地震作用下的最大层间位移角变化约为10%，远小于《高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3-2010》［11］限值1∕1 000 的要求；可见，结构拉缝设置构造墙方案，总体计算中的各项性能指标均满足文献［11］的要求。

1.3 经济性

工程量对比中仅计算对比2 个方案的不同之处。标准层中，采用全现浇受力外墙方案与构造墙方案的混凝土用量相同，仅1、2层中的转换梁、转换柱及转换层楼板的混凝土用量有所不同。方案1与方案2仅商业二层顶板转换层板配筋不同，其余层板配筋相同。工程量对比如表3～表5所示。

表3 混凝土用量对比Tab.3 Consumption of Concrete （m3）

表4 钢筋用量对比Tab.4 Consumption of Reinforcement （kg）

表5 拉缝板材料Tab.5 Consumption of Reinforcement （m）

取混凝土单价530 元∕m3，钢筋4 000 元∕t，水平拉缝14.6 元∕m，竖向拉缝23.4 元∕m，方案2 结构拉缝设置构造墙单栋楼节省造价：69.27×530-1.448×4 000-269.7×14.6-365.8×23.4=18 421元。

方案2 中部分剪力墙设计成构造墙后，剪力墙加构造墙的配筋有所减少，但在地震和风工况下，梁的配筋有所增大，综合考虑，梁、柱、剪力墙、构造墙，配筋并无节省。考虑设置拉缝板施工不便带来的工期延长问题，结构拉缝设置构造墙与全现浇受力外墙相比，综合造价并无优势。

2 墙体稳定性

在现浇剪刀梯中，剪刀梯可作为楼梯间外墙侧向支撑，但是在装配式住宅建筑中，预制剪刀梯与外墙脱开，并留有10 mm的施工误差缝，此时90 m 高的楼梯间无侧向支撑外墙存在稳定问题，如图4所示。

图4 无侧向支撑外墙平面及立面示意图Fig.4 No Lateral Bracing Exterior Wall Plan and Elevation

采用结构拉缝技术将该墙段设置为构造墙（见图5、图6），重新计算。

图5 取消局部剪力墙示意图Fig.5 Cancellation of the Partial Sheer Wall

图6 无侧向支撑外墙结构拉缝立面Fig.6 Structure Seam of No Lateral Bracing Exterior Wall Elevation

通过计算对比分析，采用结构拉缝构造墙，结构的各项性能指标均满足规范要求。

结构拉缝设置构造墙解决了无侧向支撑的楼梯间全现浇受力外墙在预制楼梯处稳定问题。对于其他部位的铝模全现浇外墙因楼板开洞导致剪力墙平面外无侧向支撑而存在稳定问题的墙段，同样可采用拉缝设置构造墙方案解决墙体稳定问题。构造墙设计时需要满足自身的抗风抗震计算。

3 结论

⑴ 结构拉缝设置构造墙与全现浇受力外墙相比，综合造价并无优势。

⑵ 对于带商业裙楼的建筑，结构拉缝设置构造墙减少了剪力墙的转换比例，可避免剪力墙转换比例超限带来的抗震等级提高和结构超限的问题。

⑶ 若设计按拉缝而现场不实施，相应的墙肢及连梁内力增加非常显著，严重影响结构安全。设计时建议采用包络设计，即取结构拉缝设置构造墙和全浇受力外墙2种结构方案的配筋大者。

⑷结构拉缝设置构造墙可解决铝模全现浇外墙中平面外无侧向支撑剪力墙的稳定问题。