装配整体式剪力墙结构设计方法概述

章卫东 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230032）

党的十八大确立了建筑行业“走新型工业化道路”的方针，国务院以及30多个省市都相继对出台了针对装配式建筑的指导意见并提出明确要求。装配式建筑的结构设计，不同于现浇结构的设计，须经过实际项目的设计、积累，同时需熟悉预制构件的生产工艺、运输条件、施工工法；否则仅靠设计人员呆板的执行标准、规范、图集，会导致设计与生产、运输、施工脱节，造成生产、施工成本增加过大，工期加长的不利局面，更严重的则会影响结构安全。

本文以装配式建筑中大量使用的装配整体式混凝土剪力墙结构工程为例，详细阐述结构设计过程中关键点的控制及注意事项。

1 结构方案

1.1 竖向布置

装配整体式剪力墙结构体系的结构布置与常规现浇结构有很大的不同，在满足结构计算的各种参数的前提下，还须考虑与建筑、设备专业的协调，满足预制构件的生产、运输、安装要求，降低后浇节点的施工难度等诸多因素。

剪力墙的布置除正常的平面布置要求外，必须考虑预制构件的模数化、标准化的要求，在剪力墙长肢方向，尽可能保持一致。为方便预制构件的布置及后浇节点施工，转角位置宜布置L形剪力墙避免布置端柱，其他位置宜布置T形剪力墙，翼墙净长度不宜小于400，外墙翼墙宜延伸至门窗洞口边；外墙均需考虑布置剪力墙或带减重块的预制混凝土墙板（简称减重块墙，作为荷载考虑，不参与结构计算）。端开间纵向剪力墙及楼梯间位置，预制构件一般较重，应充分考虑预制构件重量对吊装的影响。

有些项目为满足装配率的要求，部分内隔墙采用预制非承重混凝土墙板，即梁下挂墙板（减重块墙）整体预制，因减重块墙与主体结构的连接接近刚性连接，对整体结构刚度有影响。建议减重块墙的面积占结构剪力墙面积的比例控制在10%～20%之间，必要时底部现浇部位局部剪力墙加长或增加，保证结构的侧向刚度沿竖向不突变，避免侧向刚度出现上大下小的情况。

1.2 平面布置

楼面板采用叠合楼板，在梁系布置时应尽量减少次梁、避免交叉梁。叠合板厚度一般在130～150 mm之间，基本满足结构安全、生产、施工要求。楼面板跨度较大时（5m以上）可采用预制预应力空心板。厨房、卫生间一般板跨较小，考虑管道洞口较多、预制构件的经济性及防水要求宜采用现浇。公共区域考虑楼电梯间洞口、管道较多等要求，宜采用现浇并做相应加强。

预制阳台在悬挑尺寸较小时（悬挑长度在1400mm以内）同时考虑楼板负筋的预留，宜采用叠合板式阳台，方便构件的生产、运输及现场施工。预制空调板宜采用全预制形式，楼梯段采用全预制。

2 结构计算

当前，PKPM、YJK等结构计算软件均针对装配式建筑的要求，增设专项设计模块。在等同现浇的的基本设计概念下，按规范要求对地震设计工况下现浇抗侧力构件的弯矩和剪力进行适当放大，楼面梁的刚度放大系数可手动输入调低一点。荷载须按预制构件的实际布置输入，特别是减重块墙的荷载应结合预制构件的布置准确输入。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中规定当非承重墙为砌体时，剪力墙结构的自振周期折减系数为0.8～1.0，考虑减重块墙对整体结构的刚度影响，取值适当减小。

减重块墙对结构整体刚度是有影响的，可采用将减重块墙折算成100～120mm厚剪力墙布置的结构模型与常规结构模型进行计算比较，配筋包络设计，减重块墙的面积占结构剪力墙面积的比例控制在10%～15%之间时，对结构整体参数影响不明显，但对梁计算配筋有少量影响。

3 预制构件的布置及后浇节点设计

对预制构件的布置是装配式建筑标准化设计的重要环节，结构布置时需预先考虑预制构件的布置，满足结构安全及装配率的要求。预制构件的布置对建筑功能、建筑平立面、主体结构受力状况、预制构件的生产运输安装、工程造价等都会产生重大影响。

预制构件一般有预制叠合楼板、预制阳台、预制空调板、预制楼梯、预制外墙、预制内墙，应根据装配率的要求，合理选择预制构件的类型。应根据模数化原则优化各预制构件的尺寸和位置，尽量减少预制构件的种类，确保构件满足结构安全、生产、运输、安装的基本要求。预制构件重量一般可控制在55kN以内，应具体根据现场塔吊型号决定，预制构件布置时须根据施工单位提供的塔吊型号控制预制构件的重量，确保构件重量加上吊具重量在塔吊起吊范围内。

楼面板大多采用单向预制，通过整体式拼缝连接形成双向板受力模式。考虑运输的最大宽度限制，预制叠合板的宽度不宜超过2400mm，同时预制叠合板构件的宽度考虑经济性不宜小于1200mm。应尽量避免分隔墙设置在叠合板拼缝处。

不带预制墙的梁建议考虑现浇，方便施工。如需预制，交叉梁采用主向现浇次向预制的方案。

预制剪力墙的布置宜采用构造边缘构件现浇、剪力墙身预制的方案，后浇节点尺寸应满足基本现场施工操作要求，尽量避免接缝对结构整体性产生不良影响。带门窗的构件边框最小尺寸控制在200mm，电梯井及楼梯间剪力墙宜采用现浇。

连接节点的形式、计算等要求按《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231-2016）及装配式建筑国家标准图集相关规定执行。设计时根据项目的具体情况及规范的要求对连接节点做一些调整和加强。特别要注意的是，考虑到生产、安装的便捷，当预制剪力墙构件的水平出筋采用开口筋时，设计时应根据具体节点类型，调整后浇节点尺寸，按图集要求设置附加连接钢筋。

4 总结

装配整体式剪力墙结构设计不同于现浇结构的设计，设计人员应熟悉预制构件的工厂生产工艺、构件的运输条件、现场施工工法等相关知识，设计时充分考虑多种因素，根据项目具体情况，合理的布置结构体系，通过连接节点的设计、合理的构造措施，提高结构的整体性，实现装配整体式结构与现浇混凝土结构基本等同的要求。在满足结构安全的前提下，合理减少预制构件种类，预制构件模数化、标准化，确保预制构件生产简单、运输方便、施工便捷，通过合理的结构设计降低工程造价。