分析住宅装配式叠合剪力墙结构设计

贺躲

摘 要 针对某住宅建筑工程实际情况，在简述其建筑结构体系的基础上，对其节点与构件设计进行深入分析，旨在为装配式叠合剪力墙这种新结构形式的广泛应用提供参考依据。

关键词 住宅建筑；装配式叠合剪力墙；结构设计

在当前的住宅建筑中，为满足抗震性能要求，经常会用到剪力墙结构，而考虑到普通现浇式剪力墙施工困难，故会采用装配式叠合剪力墙，以此在保证抗震性能的基础上，简化施工，缩短工期。

1 工程概况

某住宅建筑工程采用装配式结构体系，使用功能以住宅为主，总建面为5000m2左右。建筑主体结构地上11层，设1层地下室，总建筑高度约33.5m，高度与宽度之比为2.74，长度与宽度之比为3.22。建筑基础采用桩基础，为400mm长方桩。现围绕本工程实际情况，对其结构设计作如下分析。

2 建筑结构体系

从现场的地质勘探报告可以看出，场地中的粉土夹粉质黏土层属于可液化土层，中等液化，而粉质黏土层则属于震陷性粉质黏土。按照现行设计规范，为避免液化沉陷，需采取以下措施：①基础形式为桩基础，将含砂浆黏土作为桩端的持力层，桩尖处要进入到持力层至少4.5m，以保证桩基的稳定性和整体性[1]。②地下室的南、北两侧墙体均向外扩张3.0m，保证外扩以后，其上部结构受到Y向的地震力作用后，基础的底板和地基间零应力总面积和基础底面总面积的比例不超过12.5%，同时在扩张后的外墙下部进行桩基布置，以免在受到地震作用后，桩基产生较大的拉力。

本住宅建筑采用从国外引进的产品，以装配式叠合剪力墙为主要结构体系，材料为钢筋混凝土，在此基础上配以保温剪力墙，现浇而成，内墙为普通剪力墙；地上3层及以上南、北两侧的外墙为预制构件外墙模与现浇而成的保温剪力墙，建筑东、西两侧山墙为预制构件外墙模与叠合式保温剪力墙，其内墙均为叠合式剪力墙，处于边缘的所有构件均为现浇；建筑楼板为叠合式楼板，楼梯与阳台采用预制式，梁为现浇。对于本住宅建筑所采用的结构体系，当前还没有完善的验收标准，而且本工程还是我国首次在8度区运用这一体系。

3 节点与构件设计

3.1 水平分布筋

处在剪力墙边缘所有构件均为现浇，经预制而成的双墙板，其水平方向上的钢筋均埋入处在边缘的现浇构件当中，这样可对墙板端部予以有效约束，实现协同工作，并且不會对抗剪截面造成削弱，厚度和普通现浇墙体基本相同，所以对于经预制而成的叠合式剪力墙板，其水平方向上的分布筋可以按照厚度相同的现浇墙体分析计算结果进行配置。为使墙板生产实现标准化，并使构件加工及施工具有可操作性，在叠合式墙板当中，水平方向上的分布筋锚固到边缘构件中的直线段为300mm，弯锚为150mm，符合规范提出的锚入长度及构造等要求。

3.2 竖向分布筋

对于叠合式剪力墙，其竖向上的分布筋可按照现行技术规范进行设计，水平缝部位的连接则可参照现行技术规程，进行错开搭接，用于连接的钢筋，其配置应符合构造及施工缝计算等方面的要求。

3.3 水平施工缝

针对本工程所用叠合式剪力墙，其水平方向上的施工缝主要设置在叠合式墙板上、下两端，处于施工缝连接部位的墙体，其有效截面应为墙板间经现浇而成的基层总厚。为避免结构特性发生变化，对内力进行计算时，将实际墙厚作为计算模型，对水平方向上的施工缝进行验算时，对于200mm墙体，其有效截面厚度确定为150mm。针对水平方向上施工缝验算结果无法满足实际要求的部位，需对连接钢筋的面积进行调整，确保其符合构造方面的要求，而且构造要求处在水平方向上施工缝的连接钢筋总面积应达到竖向分布筋110%[2]。

3.4 边缘构件

在结构设计中，地上3层及以上墙体边缘构件均为现浇。因工程所在区域为抗震8度，部分墙体受地震作用后将产生拉力，需将构造配筋率从最初的614增加至616；若构件配筋取计算确定的配筋，则应在符合配筋的前提下增加一定配筋。考虑到墙体水平方向上的分布筋只锚入构件约300mm，没有伸入到墙的端头，所有在结构设计过程中对于现浇构件，其外围箍筋之间的距离与直径应与分布筋完全相同。

3.5 外墙保温和构件的一体化设计

本住宅建筑所有外墙和预制构件进行一体化设计与生产，其中，叠合式外墙板构造如图1所示，现浇式外墙构造如图2所示。

3.6 整体性保证措施

为使墙板受到较高的轴压比时双墙板能实现协同工作，在将水平方向上分布筋锚固进现浇式边缘构件的基础上，将钢筋网片的拉钩从6@600×600更换成6@400×400，同时对墙板间桁架及墙板内水平方向上的分布筋进行焊接。

4 建筑抗震设计

如前所述，本住宅建筑所在地区抗震8度，地震加速度可确定为0.30g，分组结果为第一组，III类场地，对于剪力墙结构，其抗震二级，构造措施需按照一级进行考虑。

4.1 构建抗震计算模型

对装配式叠合剪力墙的关键连接部位及墙身施加以上构造措施以后，能使结构整体抗震性能及承载力和现浇式结构基本相同。基于此，在计算模型方面，可选用和普通现浇式墙相同的计算模型。

4.2 对关键部位进行抗震验算

因墙体水平方向上的分布筋根据规范要求需要锚固到现浇构件当中，对此，可根据墙板厚度模型对墙体水平方向上的分布筋与锚固到构件中的水平方向上的分布筋进行计算。针对计算楼层中墙体上的水平缝，其连接钢筋为了在计算中避免结构特性发生变化，对内力进行计算的过程中，模型应选择实际墙厚，对墙体上的水平缝进行验算时，墙厚为有效厚度，也就是叠合板间经现浇而成的夹层实际厚度[3]。

4.3 确定最大轴压比

因缺少相关技术试验的验证，本住宅建筑结构设计过程中对剪力墙轴压比实施了严格控制，将最大轴压比确定为0.2，实践表明，通过这样的调整，能使墙体延性得以大幅提升。

5 结束语

（1）以本工程实际特点为依据，对预制叠合式剪力墙及其处在边缘部分的构件、水平和竖向上的分布筋、施工缝，使用的计算与构造措施，可使这种新型墙体形式抗震性能及承载力都达到和普通现浇式墙相同的水平，因此可将这种新结构视为普通现浇式墙体。

（2）本住宅建筑工程所用墙体结构，是我国首次在地震不利区，即抗震8度区运用这一结构体系。构件之间的连接与所用节点构造可以满足结构抗震方面的要求，结构的抗震设计能达到预期设防要求，可为这一结构体系广泛应用起到良好的示范作用。

（3）在将来的工作中，应注意以下要点：通过专门的试验对这种新型墙体的抗震性能及整体性进行分析研究，在保证结构可靠性的基础上，研究合理可行的构造措施，保证接缝的合理性及整体性。

参考文献

[1] 张桦，马骞.双层叠合板式剪力墙结构设计技术研究与工程应用[J].建筑结构，2016，46（10）：1-8.

[2] 殷宝才，汪杰，李宁，等.宿迁某住宅装配式叠合剪力墙结构设计[J].建筑结构，2013，43（19）：60-63.

[3] 曲艺，刘迪，张然，等.装配式剪力墙结构体系在万科金域蓝湾建筑中的应用[J].工业建筑，2013，43（09）：165-168.