新型连接方式在装配整体式剪力墙中的研究与应用

近年来，政府为推广装配式建筑的发展出台了一系列的政策[1][2]。在此背景下，湖北省在2017年也提出了发展目标：到2020年，全省开工建设装配式建筑不少于1000万m2。现阶段我国装配式建筑技术主要处于线构件（如预制梁、预制柱）、平面构件（预制楼板、预制墙板）阶段，而新加坡等国家的装配式建筑技术已经处于空间构件阶段（即以某个房间作为一个构件，形如集装箱，如图1所示），因此，我国还需继续加大装配式建筑的推行力度[3]。

本文以湖北武汉某项目为例，对新型连接方式在装配整体式剪力墙中的应用进行分析。

某社区项目位于湖北省武汉市汉南区，该项目包含1#～5#共5栋高层宿舍楼，1栋局部两层的职工之家，4栋两层商业楼（1#～4#商业，含大地下室）以及1栋单层门房。宿舍楼采用的是装配整体式剪力墙结构，职工之家、商业楼和门房均采用的是现浇框架结构。本文的节点及分析主要应用于5栋高层宿舍楼。1#～3#宿舍楼均为地上9层，建筑总高度均为30m；4#宿舍楼和5#宿舍楼均为地上10层，建筑总高度均为33m。1#～5#宿舍楼，均从二层楼面处开始预制，预制构件类型主要包括：外墙、楼梯、叠合板、阳台和构造柱，屋面层楼板采用现浇方式。其标准层结构平面布置图如图2所示。

由于宿舍楼均不超过10层且剪力墙较多，可采用新型装配式剪力墙连接节点，减小现场支模数量，降低现场安装困难，提高现场施工效率，降低工厂生产时的屋面层模具成本，进一步减少项目的建设成本。

竖向连接

在装配整体式剪力墙结构中，预制构件与现浇部分的连接主要分为竖向连接和水平连接。外墙及内墙的竖向连接的类型主要有一字型节点连接、L型节点连接和T型节点连接。其中一字型节点主要用于非承重墙的连接，L型节点主要用于有翼墙的边缘构件的连接，T型节点主要用于转角墙的连接。

图1 新加坡集装箱式构件

图2 1#宿舍楼标准层平面布置图

现阶段实际工程中应用较多的节点[3]主要采用图集中的连接节点（图3～图5），其抗震性能较好[4]。图集中主要将预制墙的墙身水平筋以箍筋的方式深入现浇段内，并对伸入的长度提出了要求，同时使得各构件之间的吊装不受影响，这样既能保证结构的整体安全性，同时也能够有效的提高吊装效率。同时保证了：第一，预制构件与现浇段的连接，预制构件与预制构件之间的连接要保证结构的稳定性；第二，连接部分的破坏不应在预制构件破坏前破坏；第三，连接段应避免由于钢筋锚固问题而导致的脆性破坏；第四，连接构造要保证整体结构的传力路径及受力模式。若采用图集中的节点连接，施工现场需支较多模板，施工较为复杂。

图6中的一字型节点连接在综合考虑图集中的预制墙与现浇段的连接的安全性后，加设了一段190mm×60mm的企口。该企口可以兼做预制外墙的外模板，有效的减少了现场的模板数量，同时避免了在外墙外侧支模，减小了施工难度，提高了施工效率的同时也在一定程度上降低了成本。在预制外墙的外侧增设5mm×90mm的小企口，在吊装就位好后，在两件预制外墙间抹入抗裂砂浆，在小企口的范围内铺设5mm厚的玻璃纤维网格布，有效的防范了预制外墙交接处裂缝的发生。

图7中的L型节点连接与一字型节点连接相比，一个突出的难题就是要考虑构件的吊装顺序以及安装方向。在吊装时要优先考虑直接垂直吊装到位，避免就位后需要竖向移动插入某一范围内。L型节点连接在综合一字型节点的优点的基础上，克服了吊装难点。

图3 图集T型节点

图4 图集一字型节点

图5 图集L字型节点

图6 一字型节点

图7 L型节点

图8 T型节点1

图9 T型节点 2

图10 标准层外墙水平连接节点

图11 屋面层外墙水平连接节点

表1 外墙企口设置情况（单位：mm）

新型竖向连接节点能够减少外墙支模量，降低现场施工难度，同时封闭箍筋相对图集中的拉筋拉结性能更好，而且增加的外部封堵做法能够起到有效防水，并能有效减少外墙接缝处裂缝的发生。

图8中的T型节点1与图9中的T型节点2与图1中的一字型节点相比，预制外墙的企口长度由190mm增加到200mm、280mm和290mm，因此，在280mm×60mm和290mm×60mm的企口内增加了长度为375mm的8@200的钢筋作为加强筋。T型节点1与T型节点2的主要不同是在于建筑开间决定了内墙的位置，外墙为考虑共模而导致略有差异。

水平连接

该项目的装配整体式剪力墙结构中的水平连接主要分为标准层外墙水平连接节点（图10）和屋面层外墙水平连接节点（图11）。如图10所示，上下层外墙通过灌浆套筒连接，灌浆套筒双排布置，在洞口及边缘构件处设置暗柱，暗柱范围内的相邻排套筒间距不大于200mm，非暗柱范围内相邻排套筒间距不大于400mm。各预制外墙上部外企口设置情况与该外墙侧的板厚、楼板是否降标高、墙侧是否为楼梯间或阳台、楼板是否预制决定。最终企口设置情况如表1所示。

为加强标准层预制外墙与现浇段间的连接，在预制外墙上部的墙厚方向中点处加设12@200的钢筋头，楼板中的预制底板的底筋伸至外墙墙厚方向的中线处。

在屋面处，女儿墙及屋面板均采用现浇，为加强预制外墙与水平构件的连接，将外墙的纵筋进行弯折处理，水平弯折长度为12d（d为外墙纵筋直径），当有条件时深入现浇屋面板内。同时在预制外墙顶部设高250mm的圈梁，在加强预制外墙与现浇段连接的同时，降低屋面女儿墙的防水混凝土翻边。

预制外墙模具分析

近年来，随着国家越来越重视装配式建筑以及建筑行业自身转型升级的发展，装配式建筑业呈现出前所未有的蓬勃发展态势。在行业深化改革、转型升级的挑战与机遇之中，装配式建筑必将取代传统全部现场现浇施工方式的建筑。在整个装配式建筑成本中，PC模具占比较大，而PC模具共模率与节点连接方式、构件拆分及PC模具设计密切相关。通常情况下，屋面层由于屋面建筑面层等原因会比标准层高50mm，而且由于连接节点会与标准层不同，因此。很多项目在深化设计时会分为两个阶段进行，第一阶段为标准层的预制构件深化设计，第二阶段为屋面层的预制构件深化设计，第二阶段会在现场吊装几个标准层后进行。这种设计方法有利也有弊，好处是在标准层吊装后构件生产及设计问题将会暴露出来，这时进行屋面层的构件深化设计能够纠正很多问题，减小错误的发生，同时，这种设计方法对工厂在屋面层的构件的PC模具设计及构件生产工期会存在一定压力。

该项目标准层的结构层高为3300mm，而屋面层的结构层高为3350mm。在深化设计时采取一次性设计，即在深化设计时综合考虑如何快速、经济的将标准层PC模具改为屋面层PC模具。因此，在考虑标准层的共模率的同时，还需考虑标准层与屋面层的共模率，同时由于屋面层不存在降板问题，且屋面板统一厚度为120mm，因此最终决定不改变标准层一侧为阳台，一侧为叠合板的预制外墙的PC模具。其他只有一侧有楼板的外墙，将外企口切除，现场需要支模的现场支模。这样有效的减少了总造价成本及时间成本。

在现阶段，制约装配式建筑发展的一个重要的因素就是装配式建筑成本偏高，而最直接的原因就是PC构件的价格偏高[5]。而PC构件的价格与装配式建筑项目的连接节点、预制率、装配率、构件拆分、共模率、构件生产的标注化程度、运输距离等密切相关[6]。但装配式建筑具有绿色节能环保、整体质量高、工期短、劳动力少等优点。

通过研究新型竖向连接节点、竖向连接节点和标准层及屋面层外墙的共模率，并在实际项目中进行了应用，在一定程度上避免了现场预制构件连接段的裂缝开展，减小了现场安装困难，提高了施工效率，减少了项目的建设成本。

[1]张红．装配式建筑风口呼啸而来[J]．混凝土世界,2017,4(04)：24-30

[2]刘美霞,王洁凝．装配式建筑分区推进逐步推广的路线图研究[J]．中国勘察设计,2017(09)：44-49

[3]装配式混凝土结构连接节点构造(剪力墙)15G310-2．北京：中国计划出版社,2016

[4]朱寅．预制装配式剪力墙结构连接构造优化及抗震性能研究[D]．东南大学,2015

[5]岳伟．谈预制装配式建筑的特点[J]．山西建筑,2017,43(18)：9-10．

[6]齐宝库,李长福．装配式建筑施工质量评估指标体系的建立与评估方法研究[J]．施工技术2014,43(15)：20-24．