国内常用装配式混凝土剪力墙住宅技术体系及设计要点研究

文/广东博意建筑设计院有限公司 卢 松

0 引言

长期以来，我国混凝土建筑市场主要以现场手工作业的传统生产方式为主，工业化程度低，生产管理粗放，材料损耗大，质量不稳定，生产能耗高。随着我国经济水平的不断提高，社会环保意识增强，节能减排已成为我国能源发展的基本国策。建筑行业作为能源消耗大户更需进行工业化改造，发展装配式建筑可谓是建筑业节能减排的重要途径。

装配式混凝土建筑是指以工厂化生产的预制构件为主，施工现场通过装配连接而成的混凝土结构建筑，将现场复杂的现浇交叉作业放到机械化工厂进行集约式生产，可实现多专业集成及一体化生产，具有提高建筑质量及效率、减少人工成本及能耗等优势，近年来得到国家的大力支持。

1 国内常用装配式剪力墙住宅技术体系分类

我国幅员辽阔，自然、人文与地理条件差异明显，不同的气候条件、抗震设防要求、建筑特点及政策导向使各地在发展装配式建筑过程中形成适用于当地的技术体系。本文所指装配式剪力墙住宅技术体系是根据不同装配式剪力墙结构所采用的主要预制构件种类及连接构造方式进行划分，国内目前常用装配式剪力墙技术体系主要分为5类，分别为现浇竖向构件-预制水平构件体系、预制夹心保温剪力墙体系、预制非夹心保温剪力墙体系、内浇外挂剪力墙体系及双面叠合剪力墙体系。不同体系的技术特点、常用构件种类、优缺点及适用范围如表1所示。

2 各技术体系设计要点

2.1 现浇竖向构件-预制水平构件体系

现浇竖向构件-预制水平构件体系是指结构竖向构件采用现浇混凝土，仅水平构件采用预制混凝土结构体系。该体系抗侧力结构仍采用现浇，从受力角度分析，仍属于现浇混凝土结构，因此其适用范围最广，可用于各类混凝土、钢结构建筑。该体系主要采用预制叠合楼板、阳台、空调板、楼梯等构件，各类型构件关键设计要点如下。

1）叠合楼板 常采用普通钢筋桁架叠合楼板，由下部预制混凝土底板和上部现浇混凝土叠合层组成。楼板总厚度为130～160mm，其中预制底板和现浇叠合层厚度不小于60mm。当现浇叠合层中需敷设强弱电线管时，其厚度不小于70～80mm。叠合板预制底板最大宽度受生产、运输、吊装控制，根据运输限宽控制为2.5m；其最大跨度主要受脱模、起吊、运输、安装等短暂工况控制，不宜超过6m。

2）预制阳台板、空调板 在住宅产品中，阳台板和空调板均为悬挑构件，阳台板外挑长度为1.2～1.5m，空调板外挑长度为0.6～0.8m。其中，阳台板可采取叠合与全预制2种形式，板厚取130～160mm。当采用板式受力预制阳台时，为增强阳台板与现浇主体的整体性，宜采用叠合阳台板；当采用梁式受力预制阳台时，为减少现场湿作业，可采取全预制阳台，但阳台板根部宜预留部分叠合范围，以避免板端贯通接缝后期开裂影响防水效果（见图1）。空调板因其无管线预埋且尺寸较小，一般采用全预制板，板厚可取80～100mm，上铁钢筋锚入相连现浇结构。

3）预制楼梯 在住宅项目中，楼梯是标准化程度较高的构件，适合采用预制。其安装便捷，可实现清水饰面效果，免除二次装修，在装配整体式剪力墙结构中应用广泛。为增强楼梯间四周墙体的侧向约束，休息平台板一般采用现浇，预制梯段与梯段挑耳采用销键连接。其中，梯段上端采用固定铰、梯段下端采用滑动铰连接，应保证滑动位移量不小于主体结构大震下的层间位移，即滑动支座与主体结构间的预留变形量不小于梯段高度的1/50，连接节点如图2所示。

2.2 预制夹心保温剪力墙体系

预制夹心保温剪力墙体系是指外墙采用预制夹心保温剪力墙的结构体系。预制夹心保温剪力墙板由内叶墙、外叶墙和夹心保温层3部分组成，3层材料之间由保温拉结件连接为整体。夹心外墙板可同时满足结构、保温、装饰、防水、防火、现浇节点外模板等作用，集成度高，大幅减少现场工序，且保温层得到外叶板保护，耐久性大大增加，适用于我国东北、华北等严寒和寒冷地区。根据该体系特点，在设计环节需注意以下事项。

表1 国内常用装配式剪力墙住宅技术体系特点及适用范围

1）预制夹心保温墙板宜沿外墙布置连续闭合，避免中断，否则将带来外模板工艺、保温装饰等因做法转换、新旧工艺结合部位较难处理等问题。

2）墙板拆分应注重标准化、模数化以减少板型，兼顾现浇节点和预制墙板标准化。

3）因外叶板较薄且为非受力构件，夹心保温墙板体系对复杂立面造型限制较大，需结合立面要求合理设计瓷砖反打、石材反打、硅胶膜外叶墙或清水饰面效果。

2.3 预制非夹心保温剪力墙体系

预制非夹心保温剪力墙体系是指外墙采用非夹心保温剪力墙的结构体系。该墙板只预制单层混凝土墙体，相较于夹心保温墙板减少了外叶板和保温层，无法实现结构、保温及装饰一体化，主要适用于我国华中、华南等夏热冬冷、夏热冬暖地区。根据该体系特点，设计环节需注意以下事项。

1）可通过单层墙板端部外挑，充当水平后浇带外模板（见图3），取消施工中后浇带的支模工序。

2）单层墙板 因外侧无夹心保温和外叶板，灌浆缝外侧封浆难度较大，当采用胶条封仓时，对墙板有效截面削弱较大，且暴露于外立面上，不宜采用；当采用座浆料封仓时，需采取可靠施工工艺，防止产生裂缝导致漏浆污染外墙，也可采用外侧附加外模板进行封堵。

2.4 内浇外挂剪力墙体系

内浇外挂剪力墙体系是指主体结构采用现浇，仅全部或部分非承重围护墙采用预制并作为内侧现浇结构外模板的结构体系。其外挂墙板考虑风荷载及地震作用，不参与主体结构受力，但满足适应主体结构层间位移角变形的能力。外挂墙板加工及施工相对简单，成本较低，在我国香港、深圳及部分华中地区有一定应用。

1）连接方式 外挂墙板与主体结构的连接方式可分为线支撑和点支撑2种，在剪力墙结构中常采用线支撑连接方式，即外挂墙板在顶部与内侧现浇梁进行线连接，墙板两侧与主体结构不连接或弱连接，底部与主体结构采用限位钢筋或限位连接件固定的连接方式。该种连接方式下，外挂墙板上下层之间通过后浇混凝土连接，层间防水、防火、隔声性能较好，但因其与主体结构通过线连接的方式形成整体，对主体结构刚度造成影响，适应主体结构变形的能力较差，需考虑其整体计算与节点构造。

2）连接节点 某项目采用预制外挂凸窗水平连接节点构造做法，即采用上述线支撑连接方式，其墙板两侧及下侧仅伸出构造连接钢筋，并采用XPS隔板将外挂墙板与主体结构分离，有利于释放主体结构位移（见图4）。

图1 全预制阳台板根部预留部分叠合范围

图2 预制楼梯支座连接节点构造

图3 单层墙板端部局部外挑

2.5 双面叠合剪力墙体系

双面叠合剪力墙体系指采用工厂预制的内外两叶墙板，二者通过桁架钢筋连接，中间预留空腔，并在现场经过二次浇筑混凝土叠合形成整体剪力墙结构体系。该墙板通过全自动流水线生产，自动化程度高，具有生产效率及加工精度高、整体性好、防水性能优越等特点。根据该体系特点，在设计环节需注意以下事项。

1）叠合剪力墙结构墙体间接缝数量多且构造复杂，相关试验研究和工程实践有限，其最大适用高度较现浇剪力墙控制更严格，不同抗震设防烈度下最大适用高度较现浇剪力墙降低20～60m。

2）GB/T 51231-2016《装配式混凝土建筑技术标准》规定，双面叠合剪力墙的边缘构件核心连接区域宜全部采用现浇，暗柱既可采用叠合暗柱，也可采用全后浇暗柱。根据工程实际需要和双面叠合墙板内外叶可制作不同长度的特点，DG/TJ 08-2266—2018《装配整体式叠合剪力墙结构技术规程》给出边缘构件局部预制、局部现浇的做法，可免除外部或内部脚手架搭设（见图5）。

3 结语

不同气候条件、抗震设防要求、建筑特点及政策导向促使各地出现多样化的装配式技术体系。由于不同技术体系采用的预制构件种类及连接方式不同，其在装配式建筑平面布局、立面风格、构件拆分及细部防水、防火节点设计方面的要求差异较大，设计人员在设计环节需了解不同技术体系的技术特点和适用范围，掌握其设计要点，根据其特点进行技术策划和方案设计，以实现较好的经济目标。

图4 某项目预制外挂凸窗水平连接节点构造做法

图5 双面叠合剪力墙边缘构件部分现浇部分预制