裝配式剪力墻結構各階段設計要點總結

一、裝配式建筑方案設計

歷史及現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻結構相比，裝配式剪力墻結構有兩個顯著特點：首先，成本增量較大，（采用預制構件時，各類型鋼筋砼構件的加權綜合單價約為現(xiàn)澆構件的3倍）；其次、結構墻體布置需考慮采用預制構件的可實施性。因此，采用裝配式建造的項目在建筑方案設計階段需要結構專業(yè)提前介入，分析建筑方案采用裝配式時的可實施性和經(jīng)濟性，避免后期方案修改，影響項目開發(fā)進度。裝配式剪力墻結構在方案設計階段應關注以下幾點。

1.結構適用高度，采用裝配整體式剪力墻結構房屋的屋最大使用高度比現(xiàn)澆剪力墻結構有一定程度降低，具體對比情況見表1.1。

表1.1 不同類型剪力墻結構適用的最大高度（m）

2.結構平面形狀宜簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻，不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。結構豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進。結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。具體規(guī)則性判斷按照《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011中規(guī)定執(zhí)行。

3.建筑采用模數(shù)化設計，基本模數(shù)100mm（1M=100mm），擴大模數(shù)應為2M、3M、6M、9M……。項目宜采用統(tǒng)一模數(shù)，模數(shù)統(tǒng)一可減少預制構件種類，有效降低建造成本。

4.結構采用預制構件的可實施性。重點關注以下幾點：

a.轉角墻、窗間墻長度是否滿足裝配式實施。

b.平面內(nèi)凹深度較大時，注意凹口寬度是否滿足后續(xù)施工操作要求。見例圖a、b。

a-1 轉角墻長度過?。ㄞD角窗）

a-2 窗間墻長度過小

b 平面凹口凈寬過小

5.預制構件形式宜簡潔，以利于控制成本。重點關注以下幾點：

a.不宜采用飄窗，盡量避免出現(xiàn)三維預制構件。

b.外墻宜平。

a 飄窗

 b 外墻不平直

二、裝配式建筑結構初步設計

按政策要求，采用裝配式建造的項目均需要進行產(chǎn)業(yè)化實施方案專項匯報。匯報文件內(nèi)容與初步設計深度基本一致，因此做好初步設計可有效提高后續(xù)施工圖設計周期。裝配式建筑初步設計階段應重點關注以下幾點。

1.確定建筑底部采用現(xiàn)澆的層數(shù)。根據(jù)《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》中相關規(guī)定：

a.高層剪力墻結構底部加強部位的剪力墻宜采用現(xiàn)澆混凝土。

b.帶轉換層的結構，框支層及相鄰的上一層應采用現(xiàn)澆結構。

2.預制墻板截面厚度不宜小于200mm。

3.預制構件拆分。墻板兩側的拼接部位宜設在結構受力較小的部位；豎向預制構件優(yōu)先采用一字型，不宜采用L型、T型、U型等三維構件，預制墻板常用形式見附2.1。

 圖2.1 預制墻板常用形式

建筑產(chǎn)業(yè)化的核心是生產(chǎn)工業(yè)化，生產(chǎn)工業(yè)化的關鍵是設計標準化。實現(xiàn)標準化的關鍵點則體現(xiàn)在對預制構件的科學拆分上；因此，預制構件的科學拆分是裝配式建筑結構設計的核心工作。預制構件科學拆分對建筑功能、建筑平立面、結構受力狀況、預制構件承載能力、工程造價等都會產(chǎn)生影響。如何實現(xiàn)預制構件的科學拆分，重點關注內(nèi)容見表2.1。

表2.1 預制構件拆分重點關注內(nèi)容

4. 結構專業(yè)初步設計圖紙內(nèi)容：

a. 結構設計說明，包括裝配式設計專篇。

b. 結構平面圖，應有各層結構平面圖及屋面結構平面圖；預制構件應注明預制構件的編號，給出預制構件編號與型號對應關系，應包括構件重量等。

c. 預制構件典型連接節(jié)點詳圖。

d. 結構專業(yè)計算書，包括豎向構件預制率（體積率）計算，水平構件預制率（面積率）計算等。

5.各專業(yè)協(xié)同設計。根據(jù)不同專業(yè)的技術要點，分析影響施工成本、施工進度和施工質(zhì)量的因素，采取科學有效的技術組合，做好協(xié)同設計，控制裝配率。

6.信息化設計（BIM）。裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈應用BIM，既能提升項目的精細化管理和集約化經(jīng)營，又能提高資源使用效率、降低成本、提升工程設計與施工質(zhì)量水平；加之部分城市對裝配式建筑有強制采用BIM要求。因此，裝配式建筑在初步設計階段需確認是否采用BIM。

三、裝配式建筑結構施工圖設計

裝配式建筑結構施工圖設計應包含以下幾個方面。

1.結構設計總說明，其中應有裝配式結構設計專項說明。

2.結構平面布置圖。應有各層結構平面布置圖、配筋圖；預制構件應注明預制構件編號；現(xiàn)澆墻肢編號、現(xiàn)澆節(jié)點編號等。

3.預制構件詳圖及加工圖。構件詳圖應包括：

a. 構件模板圖，應表示模板尺寸、預留洞及預埋件位置、尺寸，預埋件編號、必要的標高等。

b. 構件配筋圖：縱剖面表示鋼筋形式、箍筋直徑與間距，配筋復雜時宜將非預應力筋分離繪出；橫剖面注明斷面尺寸、鋼筋規(guī)格、位置、數(shù)量等。

c. 需作補充說明的內(nèi)容。

4.預制墻板的水平、豎向接縫的連接節(jié)點設計與施工是裝配式結構的重點和難點，連接節(jié)點的性能是保證裝配式結構性能的關鍵。裝配式結構連接節(jié)點在施工現(xiàn)場完成是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的環(huán)節(jié)，而連接節(jié)點的施工質(zhì)量又是整個結構施工質(zhì)量的核心。節(jié)點設計應重點關注以下幾點：

a. 套筒連接作為裝配式結構最受詬病的質(zhì)量缺陷，設計文件中應特別注明對鋼筋連接套筒及灌漿料的材料性能及相關檢測、檢驗的要求。

b.預制墻板豎向接縫設計，優(yōu)先采用連接區(qū)段長度不大于600mm的連接節(jié)點（根據(jù)《裝配式建筑評價標準》現(xiàn)澆節(jié)點長度不大于600mm時，現(xiàn)澆節(jié)點可計入預制混凝土體積），預制構件水平筋甩筋及現(xiàn)澆節(jié)點水平應選便于構件吊裝，方便現(xiàn)場鋼筋綁扎的方式。“一”字型連接節(jié)點鋼筋排布構造如圖3.1所示，其余種類連接節(jié)點可參見遠洋《裝配式建筑結構標準節(jié)點手冊》。

圖3.1 “一”字型連接節(jié)點鋼筋排布構造

c.外葉板連接縫防滲漏問題。“一”字型連接節(jié)點防滲漏構造如圖3.2所示，其余種類連接節(jié)點可參見遠洋《裝配式建筑結構標準節(jié)點手冊》。

圖3.2 “一”字型連接節(jié)點防滲漏構造 

四、預制構件深化設計

預制構件深化設計應考慮工程實際加工制作、吊裝、運輸、堆放等情況，重點工作如下：

1.深化設計計算，應包括設計文件規(guī)定荷載及施工程堆放、脫模、運輸、吊裝等各種工況荷載不利組合驗算。

2.深化圖應正確反映建筑、設備、電氣等專業(yè)所需的預留孔和預埋管線、埋件等，對有沖突的預留預埋應協(xié)同各專業(yè)進行設計調(diào)整。

3.預制構件深化圖應考慮預制構件施工吊裝就位需要的預埋件（如圖4.1所示墻板所需的臨時支撐）。

（左）外墻板臨時支撐布置圖

（右）內(nèi)墻板臨時支撐布置圖

  圖4.1 墻板臨時支撐布置圖

4.預制構件深化設計應配合總單位包考慮腳手架，塔吊安裝所需的預留預埋問題。豎向構件采用裝配式建造的剪力墻結構宜采用集成爬架（如圖4.2所示），采用集成爬架可有效解決陽臺挑架問題，實現(xiàn)外墻穿插施工。

圖4.2 裝配式剪力墻結構采用集成爬架

預制構件深化設計工作是保證項目實施的關鍵環(huán)節(jié)，該工作不但涉及建筑方案研究、各專業(yè)施工圖配合等，還需要和構件制作單位及施工安裝單位密切配合，充分研究項目實施過程中的細節(jié)問題。多專業(yè)協(xié)同、多單位協(xié)同是實現(xiàn)裝配式建筑技術性和經(jīng)濟性統(tǒng)一的保證。

五、結語

目前，我國的建筑工業(yè)化程度相對落后，產(chǎn)業(yè)鏈也不是非常完善，需要進一步的支持與促進。設計行業(yè)作為裝配式建筑發(fā)展的龍頭，需要與時俱進，順應時代發(fā)展的潮流，持續(xù)突破與創(chuàng)新，才可以真正地對中國整體建筑行業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。

來源：PKPM構力科技、遠洋設計匯