黎赛军
身份证号：33068219841102xxxx
摘要：采用预制装配式的剪力墙结构体系具有施工简便、质量高、工期短、污染浪费少等优势，目前该体系得到了广泛的关注，采用这种体系建设高层住宅成为未来的必然趋势。故介绍预制装配式剪力墙结构的主要设计要点及应用，并对今后发展提出展望。
关键词：装配式剪力墙结构；建筑设计；结构设计；技术探讨
近十年来，我国在装配式混凝土建筑方面的研究在逐渐升温，住宅工业化生产方式由于其可实现住宅建设的高效率、高品质、低资源消耗和低环境影响，是当前住宅建设的发展趋势，国家高度重视住宅产业化的发展。2006年建设部发布实施了《国家住宅产业化基地试行办法》，2017年，北京发布了《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》，从总体要求、重点任务、保障措施等几方面对北京市未来的住宅产业化的主要任务和目标进行了详细规划，以实现“节能减排”、“提高品质”及“建筑工业化”的总体目标。
从国内外的研究和应用经验来看，受力合理、方便施工的墙板节点和接缝设计是装配式剪力墙结构设计的关键技术，是决定该结构形式能否推广应用的重要影响因素。
项目位于项目位于北京市，安置房建设规模为地上约11.52万平，地下约8.2万平。建筑限高30米，容积率1.8。其中包括15栋住宅，层数为8-10层。全部采用装配式剪力墙结构体系。单体楼体预制率均在41%左右。以南区1#2#3#楼，北区6#7#楼预制率统计结果为例，剪力墙，楼板，楼梯，阳台、空调板、梁等预制构件砼用量之和占全部混凝土构件砼用量见表1、表2
表1南区1#/2#/3#楼预制率统计表
该项目安置房工程在设计阶段经过多轮的讨论以及反复论证，最终找到较为优化的设计方案。
本项目竖向预制构件从首层开始，水平预制构件从首层顶板开始（屋面板为现浇）；预制构件包括：预制外墙板、内墙板、叠合板、预制楼梯、预制阳台板、预制空调板及预制女儿墙。下面主要从装配式剪力墙技术要求、建筑设计和结构设计三个方面细述一下装配式剪力墙的结构的一些设计理念。
1装配式剪力墙住宅技术要求：
1.1首先，要做好技术策划，通过技术策划实现提效和减负的目标。在技术策划阶段，要注意以下几个方面的问题：
1.1.1结合工程实际采用混凝土预制构件，相互间形成完整的建筑系统。
1.1.2追求适宜的结构预制率（本项目要求不小于40%），结构外墙基本实现全装配化，从根本上改变传统建造方式和施工组织形式。
1.1.3通过设计优化，包括用模数协调的原则，集成各种要素，实现“少规格、多组合”。
1.1.4使现浇节点规格统一化，采用少规格的定型模板和组合模板进行施工，提高质量，缩短工期。
1.2其次，在设计阶段要积极进行专业之间和全产业链的积极沟通、互动及配合。
1.2.1方案阶段，根据技术要点的要求做好户型设计和立面设计。平面设计在保证使用功能和户型好用、适应性强的基础上，通过全体系的模数协调，围绕提高模板使用效率和体系集成度的目标进行设计；立面设计要考虑拆板设计，并依据装配式建造方式的特点实现立面的个性化和多样化。
1.2.2初设阶段，结合各专业的工作进一步深化，拆板设计也要结合需要调整变化，在预制墙板上开始考虑强电箱、弱电箱、预留预埋管线和开关点位等的设计。同时，在此阶段要求装修设计提供详细的“点位布置图”。
1.2.3施工图阶段，按初设确定的技术路线深化设计，各专业与建筑部品、装饰装修、构件厂等上下游厂商加强配合，做好构件拆分深化设计，提供能够实现的预制构件大样图；做好大样图上的预留预埋和连接节点设计。
1.3其次，要做好预制构件加工图的设计。当前，预制构件加工图大多
由预制构件厂依据设计院提供的大样图深化设计，设计院的工作主要是配合和把关，确保预制构件实现设计意图。
2装配式剪力墙结构的建筑设计内容、方法和要点
2.1总平面设计：
在装配式剪力墙结构规划设计中，构件运输、构件存放和构件吊装是需要特别关注的，要有适宜构件运输的交通条件，要考虑预制构件的现场临时存放条件，要考虑预制构件吊装设施的安全、经济和合理布置。
2.2户型设计：
装配式剪力墙结构住宅宜选用大空间的平面布局方式，合理布置承重墙及管井位置。公共空间及户内各功能空间分区明确、布局合理。主体结构布置宜简单、规整，应考虑承重墙体上下对应贯通，挑出部分不宜过大，平面凸凹变化不宜过多过深。平面体型符合结构设计的基本原则和要求。
2.3厨卫设计
住宅厨房与卫生间平面功能分区宜合理，上下宜相邻布置，便于集中设置竖向管线、竖向通风道或机械通风装置。
2.4楼面设计
首先，标准化、模数化，尽量减少板型，节约造价。其次，大尺寸的楼板能节省工时，提高效率，但要考虑运输、吊装和实际结构条件。其三，复杂部位（如开洞多，异型、降板等）可考虑现浇。第四，连接节点的构造设计分别满足结构、热工、防水、防火、保温、隔热、隔声及建筑造型设计等要求。
2.5预制外墙设计
2.5.1外墙板型拆分：本项目外墙全部采用预制外墙，预制外墙的拆分应该遵循以下原则：
（1）综合立面表现的需要，应结合结构现浇节点及装饰挂板，合理拆分外墙。
（2）注重经济性，通过模数化、标准化、通用化减少板型，节约造价。
（3）预制构件的大小要考虑工程的合理性、经济性、运输的可能性和现场的吊装能力。
2.5.2节点设计：装配式剪力墙结构设计关键在于连接节点的构造设计。建筑预制外墙板的水平缝、垂直缝及十字缝等接缝部位、门窗洞口等构配件组装部位的构造设计及材料的选用应满足建筑的物理性能、力学性能、耐久性能及装饰性能的要求。
2.6外墙饰面设计
预制外墙板的饰面考虑耐久、不易污染的使用要求，并结合外墙板整体设计，独立的装饰构件与外墙板连接处的构造，满足安全、防水及热工设计等的要求。
2.7外墙节能设计
本项目外墙采用预制混凝土夹心保温外墙板，预制混凝土夹心外墙板中有90mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫板保温层，有利于外墙节能设计理念的体现。
2.8预制楼梯设计
本项目楼梯采用统一的住宅层高、楼梯间尺寸，实现预制楼梯的模数化、标准化。
2.9内装修设计
本项目通过装配式结构与装修设计的产业化集成，对装修的住宅部品部件进行模数协调和规模化生产，通过部品的标准化、系列化、配套化，实现内装部品、厨卫部品、设备部品的产业化集成。
2.10建筑节能设计
项目外墙采用预制混凝土夹心保温外墙板，其保温层宜连续，保温层厚度满足建筑围护节能设计要求。
2.11系统集成及节点设计
将各种节点进行整体技术策划和设计，并通过通用的协调手段加以整合，将工业化建筑的各个构成要素通过适宜的技术手段加以集成。
3装配式剪力墙结构的结构设计内容、方法和要点
3.1总体要求
3.1.1结构宜简单、规则、均匀及对称的结构体系。
3.1.2具有必要的承载能力、刚度和良好的延性。
3.1.3结构的竖向和水平布置具有合理的刚度和承载力分布，应避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位以及产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强或采用隔振、减震措施。
3.1.4避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力。
3.1.5预制装配式剪力墙结构的抗震等级应根据抗震设防烈度、结构高度按有关现行国家标准确定相应的抗震等级，并采取相应的计算和构造措施。
3.1.6预制构件间连接设计应满足传力明确和构造可靠的要求。对有抗震设防要求的结构，尚应满足抗震要求。
3.1.7预制构件间连接钢筋应不低于预制构件该部位不连续钢筋强度等级及直径。
3.2结构布置
预制装配式剪力墙结构平面和竖向布置应符合现行国家标准《高层建筑混凝土结构技术规程》和《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》的相关规定。预制装配式剪力墙结构竖向抗侧力构件通过现浇连接带、竖向主承力钢筋浆锚连接等形成整体，抗震设计时，需加强连接构造和必要的设计验算，保证其受力整体性和连续性。预制装配式剪力墙结构房屋的顶层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室顶板采用现浇楼盖结构。
3.3构件设计
3.3.1预制混凝土夹心保温外墙板
预制混凝土夹心外墙板从内到外由200mm厚钢筋混凝土内叶墙板、90mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫板保温层、60mm厚钢筋混凝土外叶墙板组成。外叶墙板通过拉结件与内叶墙板可靠连接，内叶墙板作为结构受力构件，外叶墙板挂在内叶墙板上，在各种荷载作用下保持相对独立变形。
3.3.2装配式剪力墙体系关键连接节点
装配式剪力墙结构体系已列入《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014规范，其理论及试验研究成熟，因此设计的细部节点构造是装配式技术方案的重要内容。
（1）预制外墙细部节点构造
墙体转角现浇段200mm厚，保温层90mm厚，面层60mm厚。缝宽150mm，其中设止水带，弹簧滑杆用M8不锈钢，螺栓紧固间距500mm，外侧墙面设300宽铝合金面板用胀锚螺栓锚固于墙面，内设防水胶条。
（2）预制外墙竖向后浇段节点构造
预制外墙板的板缝处，应保持墙体保温性能的连续性，在竖向后浇段将预制构件外叶墙板延长段作为后浇混凝土的模板，同时要做好防水节点构造设计，通过材料防水和构造防水两道防水措施，主要连接节点型式有L型、T型、一字型三种，以其中T型后浇段举例见图1。
图1预制外墙板T型后浇段节点构造
（3）预制外墙竖向后浇段钢筋详图
在竖向后浇段处，预制外墙板预留外伸钢筋，根据实际施工便捷性及构件加工工艺不同，外伸钢筋形式可以为开口水平筋和封闭箍筋等形式，与后浇段内后放水平钢筋搭接，后绑扎纵向钢筋。本项目采用封闭箍筋。
（4）预制外墙水平后浇带节点构造
在预制墙板水平后浇带处，竖向连接钢筋通过套筒灌浆连接，竖向接缝和水平接缝处，后浇混凝土上表面应设置粗糙面；预制剪力墙接缝底标高宜设置在楼面标高处，接缝采用高强无收缩灌浆料填实，设计中对剪力墙水平接缝进行受剪承载力验算。屋顶层在预制剪力墙顶部设置封闭的混凝土后浇圈梁，增强结构整体性。
（5）预制刀把内墙的梁节点构造
本项目预制连梁与墙后浇段的连接节点，为预埋钢筋机械连接接头，连接的钢筋与梁钢筋搭接大于等于1.2la或1.2laE。
3.3.3预制叠合楼板
本项目地上部分楼板均采用预制混凝土叠合楼板，由下部预制混凝土底板和上部现浇层组成。叠合楼板的预制部分的厚度为60mm，现浇层厚度为70mm；预制板表面做成凹凸差不小于4mm的粗糙面、在预制板内设置桁架钢筋，可以增加预制板的整体刚度和水平界面抗剪性能。
3.3.4预制楼梯
本项目采用预制混凝土楼梯，楼梯梯段全预制，楼层处平台板采用现浇混凝土，楼梯一端与平台板设计为固定铰支座，楼梯另一端与平台板设计为滑动铰支座。
3.3.5预制空调板、阳台预制挂板
本项目空调板均采用全预制形式，预制空调板与预制外墙板外侧的连接形式，阳台预制挂板连接形式。
3.3.6本项目最终实现产业化部位
预制墙体、预制叠合楼板（含阳台板）、预制空调板、预制楼梯、预制构件种类共计68种，数量合计28018个，实施住宅产业化的楼栋面积（地上部分）共计107900㎡。详见表3。
表3预制构件种类和数量统计表
4结论
预制装配式剪力墙结构是实现住宅产业化和建筑节能节排的有效途径之一，采用装配式结构，实现住宅产业化，同时可以有效提高材料在建筑节能和结构性能的效率、节约能源与资源，减少建筑垃圾和环境的不良影响、降低施工场地限制等。在设计、施工、制作、开发过程中，通过预制装配式建筑技术的综合运用，全面整合预制住宅技术各环节专业与资源，真正体现工业化住宅生产的优势，以实现“节能减排”、“提高品质”及“建筑工业化”的总体目标。
参考文献：
[1]《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》（京政办发[2017]8号）
[2]15G366-1桁架钢筋混凝土叠合板（60mm厚底板）