浅析叠合剪力墙结构体系施工技术

2023-01-06刘战勇邓飞跃

散装水泥 2022年3期

刘战勇邓飞跃姚琦

（中建七局第四建筑有限公司，陕西西安 710000）

1 叠合剪力墙结构体系

叠合剪力墙结构体系是内外两层预制混凝土页板，中间采用钢筋笼连接的预制墙板，利用吊装设备现场拼装后，再在中间空腔部位浇筑自密实混凝土，与现浇混凝土剪力墙、边缘构件、楼板共同形成的叠合剪力墙结构体系。

叠合剪力墙结构体系主要由预制部分和现浇部分组成。预制部分是由内外两层预制混凝土墙板，中间通过桁架钢筋将内外两层预制混凝土墙板连接起来，形成中间具有空腔的墙体，在预制构件厂加工完成，现场吊装就位。现浇部分是叠合剪力墙中间空腔填充的自密实混凝土部分，叠合剪力墙上下、左右通过钢筋与上层构件、现浇混凝土剪力墙、边缘构件连接成整体，与叠合剪力墙中间空腔部位同时浇筑自密实混凝土，楼板采用普通混凝土浇筑。叠合剪力墙不需要套筒灌浆连接，具有整体性好、防水效果好的显著特点。叠合剪力墙综合了现浇剪力墙结构整体性能好、装配构件现场拼装速度快等优点，采用内外页板代替模板，节省现场模板安装工作量，不仅可减少现场人员投入、提高施工效率，而且减轻了支撑体系的压力，安全性也相应提高。

叠合剪力墙还可以实现保温一体化，即在外页板内部设置保温层，将保温材料与叠合墙合在一起吊装，省去现场的保温作业工序，大大提高了保温和防火性能。

叠合剪力墙生产主要采用信息技术，将施工图纸信息转换成构件生产相关数据信息，由工厂智能化系统通过生产流水线，机械手辅助生产构件，实现智能制造，不仅大大减少人员投入，工厂流水线生产作业较现场施工效率得到了显著提升，而且机器生产系统是根据设定程序进行加工，规避了由于施工人员技术水平差异而造成的质量问题，构件精度和施工质量均得到大幅提高。同时，设计复杂或个性化造型均可通过工厂定制模具实现，使个性化设计与工业化生产能够更好结合。生产过程大致可分为以下步骤：

（1）机械手在台模上自动布置一侧墙板侧模。

（2）在侧模内安装墙板桁架钢筋，配筋形式与现浇结构相同，作为连接墙板的两层预制片与中间空腔部位自密实混凝土的拉结筋既增强了预制叠合剪力墙两层预制片的强度和刚度，又保证了预制构件在运输和现场吊装时不会损坏，并与中间空腔自密实部分有效连接，形成整体，增强防水效果。

（3）浇筑一侧墙板混凝土，养护成型。

（4）拆除侧模，用夹具将已成型墙板夹住，整体翻转180度。

（5）机械手在台模上自动布置另一侧墙板侧模。

（6）侧模内浇筑混凝土，同时将翻转后的已成型墙板与钢筋笼一起压入混凝土，拆除夹具，养护成型。

（7）拆除侧模，起吊装车，完成生产。

2 叠合剪力墙结构体系与传统现浇剪力墙结构体系、实心剪力墙结构体系的对比研究

2.1 叠合剪力墙结构体系的特点

（1）工业化生产。叠合剪力墙预制构件经设计深化后由预制构件工厂流水线加工生产，生产环境比施工现场好，各工段由专业操作工人负责，技术熟练程度高，且受天气等外界影响因素小，能够保障工人生产劳动条件，有利于控制产品质量，便于产品的检验，保证构件质量符合要求，叠合板剪力墙预制构件外观质量均可作为清水混凝土墙面直接使用。机械加工生产较人工制作生产效率明显提高。另外，工厂模具能够灵活制作，以满足不同的造型结构，特别是复杂的造型，比现场施工更有优势。

（2）方便快捷。叠合剪力墙构件工厂加工完成运输到现场后只需进行预制构件安装连接即可，叠合墙两侧页板代替模板使用，现场无需支设模板，可大大减少现场人员投入，便于现场管理。

（3）绿色环保。叠合剪力墙全部在封闭工厂制作，完成后运输到施工现场吊装，减少了现场施工工作量和材料使用量，为现场文明施工管理创造有利条件，便于现场管理，有效减少粉尘、建筑垃圾、建筑噪音等污染源，对周边环境影响小，体现了绿色环保的建筑理念，现场文明施工程度也会得到改善。

（4）预制叠合剪力墙的制作模具均为机械加工生产，精度相对较高，提高了预制叠合剪力墙构件的尺寸精度和外观质量。另外，在构件深化设计阶段，可根据设计要求将外墙保温层与水电管线在构件加工时一次生产，充分发挥了工业化生产的诸多优势，彰显了预制叠合剪力墙在技术经济方面的积极效益。

（5）节约工期。叠合剪力墙结构的应用可减少支模、拆模、钢筋绑扎等一系列工序，缩短工期，节约管理成本，经济效益显著。

2.2 叠合剪力墙结构体系的缺陷

针对目前叠合剪力墙的发展现状，总结归纳了叠合剪力墙存在的问题，主要包括：整体性较现浇结构差、设计施工验收标准不够成熟、缺乏专业安装工人、构件厂数量少且覆盖面小、推广难度大。

2.2.1 整体性较现浇结构差

叠合剪力墙结构构件的最大特点是工厂预制、现场拼装、构件之间由边缘构件现浇节点连接成整体。采用叠合剪力墙结构的建筑整体性和抗震性能取决于边缘构件现浇节点的施工质量，对于地震多发区域，其重要性更为突出，为了满足设计对建筑整体性和抗震性的要求，应加强节点连接措施，确保施工质量。叠合剪力墙上下、左右均通过连接钢筋与上层构件或现浇剪力墙、边缘构件形成整体，因此，连接钢筋的安装质量尤为重要。

2.2.2 设计施工验收标准不够成熟

目前，我国已出台了《装配式混凝土建筑技术标准》及多个地方标准，但由于叠合剪力墙结构体系技术的不断更新和发展，其规范标准还不够具体，需要不断修订和完善。

2.2.3 缺乏专业安装工人

由于叠合剪力墙结构体系的开发时间较短，施工技术还没有全面推广，大部分建筑工人还没有使用过，随着技术的不断推广，专业人员的培训也要跟进，以满足建筑市场的需求。

2.2.4 构件厂数量少、覆盖面小

由于叠合剪力墙是在工厂预制，需要通过大型运输工具运输到现场安装，如果运距较大，运输成本将大幅增加，从而增加建造成本。因此，在选择构件加工厂时，要考虑与施工现场的运距，合理选择预制构件加工厂。

2.2.5 推广难度大

叠合剪力墙结构体系是近几年推广的一种新型施工工艺，在初始应用阶段，由于人们的认知等原因，在推广过程中存在一定的阻力。一方面，预制构件建厂投资大，长远效益可观，但效益回收周期较长，短期经济效益不明显，而且叠合剪力墙构件从设计、生产到安装的全过程都需要由高水平的专业人员完成；另一方面，尽管从理论计算和大量试验方面都证明了叠合剪力墙结构体系的可行性，但宣传力度不够，人们对它的认知水平尚未达到完全接受认可的程度，这些都增加了叠合剪力墙结构体系的推广难度。

2.3 叠合剪力墙结构体系存在的问题

2.3.1 设计环节

设计个性化与生产标准化之间存在矛盾，虽然通过改变模具在一定程度上解决了模数化限制的问题，但却会增加成本，不能完全解决模数化限制问题。

2.3.2 生产环节

生产环节面临的主要问题是工业化水平较低、模具摊销成本高、构件生产精度低、预留预埋较困难、工厂覆盖范围有限等。

2.3.3 施工环节

施工环节面临的主要问题是关键连接保证率低且不易检查检测、构件运输受限、构件吊装受限、施工操作复杂、工序交叉多、机械化水平低等。

2.4 叠合剪力墙结构体系的优点

目前预制叠合板、预制楼梯技术已相对成熟，在装配式建筑领域被普遍采用，预制剪力墙是装配式建筑的主要构件之一，其主要形式有预制实心剪力墙和预制叠合剪力墙。因此，叠合剪力墙结构体系与实心剪力墙结构体系比对，主要优点如下：

（1）预制实心剪力墙自重大，对生产、运输、吊装设备设施的要求高。而叠合剪力墙结构构件自重可减少50%，便于生产、施工、运输，而且由于自重轻，可实现大板块吊装，减少拼缝。

（2）预制实心剪力墙时，端部需预留钢筋与相邻构件连接，生产时需在模具上按钢筋位置开洞，生产工艺较复杂，模具重复使用率较低。叠合剪力墙构件四面端部均无需预留钢筋，模具重复使用率较高，生产工艺简单，有效降低成本，提高生产效率，且无生产、运输、存放等造成钢筋变形的缺陷。

（3）预制实心剪力墙在上下连接时，通常采用套筒灌浆连接，上下剪力墙的钢筋精准对位的设计、施工要求较高，施工质量难以保证。而叠合剪力墙结构上下、左右均采用钢筋与上层构件或现浇段剪力墙、边缘构件连接，形成整体，施工方便，避免了套筒连接灌浆质量难以保证的问题，成本也相应降低。

（4）叠合剪力墙可将保温体系进行预制复合，实现保温、外墙装饰一体化，减少工序，节约成本。

（5）叠合剪力墙空腔部位采用自密实混凝土浇筑，整体性较预制实心剪力墙更可靠，无拼缝，防水性能更好。

3 技术指标及施工工艺

3.1 技术指标

叠合剪力墙结构根据现有规范进行构件、体系的设计与分析，构件的受力、破坏模态与现浇构件一致，具有与现浇结构一致的抗震性能，符合《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231-2016）现行国家标准要求，同时符合《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1-2014）、《装配式混凝土结构连接节点构造》（15G310-1～2）、《装配式混凝土结构表示方法及示例（剪力墙结构）》（15G107-1）等现行国家行业标准要求和《预制混凝土构件质量检验标准》《装配式混凝土结构工程施工与质量验收》等相关地方标准。

3.2 适用范围

叠合剪力墙结构体系适用于抗震设防烈度8度及以下地震地区和非地震区的剪力墙结构住宅、框架剪力墙结构的多层和高层公共建筑，包括学校、办公、商业、医院等，其适用高度可根据结构形式和抗震设防烈度进行选择，抗震设防烈度越大，适用高度越小。目前，叠合剪力墙多用于高层住宅建筑，抗震设防烈度8度，最大适用高度为70m；抗震设防烈度6度及以下，最大适用高度可达130m，适用范围较广，突破了高度局限性的技术瓶颈。

3.3 施工工艺

3.3.1 工艺流程

测量放线→复核竖向预留插筋→现场制作控制垫块并复核标高→叠合剪力墙运输、现场吊装就位→斜支撑安装→垂平度调整并固定→连接节点钢筋制作与安装→安装水平换装连接钢筋→现浇部位模板安装→底部空隙封堵处理→检查验收→浇筑自密实混凝土。

3.3.2 施工控制要点

①测量放线：根据结构设计图纸定位在楼板面上放出每块叠合剪力墙的安装位置线和控制线，吊装前必须进行100%全面复核，确保准确无误。检查调整墙体竖向预留插筋，其位置偏差不得大于±10mm，插筋位置比两片墙板净空尺寸小20mm为宜。测量放置水平标高控制垫块，垫块高度控制在叠合剪力墙底部距楼板面约40mm的空隙处，便于调整叠合墙的水平标高，同时也便于封堵处理，每块叠合剪力墙至少有4块垫块，每个端部2块，用水准仪测量，必须保证每个垫块在同一水平标高上，确保叠合剪力墙安装垂直度满足要求。

②叠合剪力墙吊装：从堆场或运输车上进行吊装，起吊过程中要注意墙板角部的保护。按照装配深化图纸上的编号顺序吊装，采用两点起吊，起吊时应通过缓冲块来保护墙板边缘角部不受损伤，吊绳与水平面的夹角不宜小于60°，吊钩采用弹簧防开钩，就位时应缓慢平稳，人工配合就位。

③安装斜支撑：每块预制墙板至少用两个斜支撑固定，具体数量根据墙板长度确定，斜撑上部通过专用螺栓与叠合剪力墙上设计点位的预埋件进行连接，斜支撑底部与楼板预埋的连接件连接，支撑与水平楼板的夹角控制在40°～50°。安装过程中，必须确保斜支撑安装牢固后才能解除墙板上的吊钩，墙板的垂直度由斜撑上的螺纹套管调整，注意调整时两根斜撑要同步进行，按此程序依次安装。

④现浇加强部位钢筋绑扎：通常是在预制墙板安装完成后，再进行现浇约束边缘构件的钢筋绑扎，其方法与传统现浇剪力墙结构相同，也可将现浇加强部位的钢筋在工厂制作成钢筋笼，现场直接吊装，钢筋绑扎过程中同步进行水电管线的预埋、敷设。

⑤安装水平连接钢筋：在现浇部位钢筋绑扎完成后，再绑扎水平环装连接钢筋，将预制墙板与现浇加强部位连接成整体。

⑥现浇部位支模：在叠合剪力墙结构连接节点钢筋和连接钢筋、水电管安装完成后进行检查验收，合格后进行模板安装。为达到与预制构件同等质量效果，建议采用铝合金模板，安拆速度快，成型效果好。

⑦底部空隙处理：叠合剪力墙与楼板间预留的空隙用50mm等边角钢或50mm×50mm的木方封堵，并用射钉将其固定在楼板面上。

上述各工序施工完成后，组织各专业质检人员和责任工程师进行联合检查验收，合格签字确认后方可进行下一道工序施工。

⑧混凝土浇筑：混凝土浇筑前，必须将叠合剪力墙构件内部空腔清理干净，并用水充分湿润。混凝土强度应符合设计要求，由于叠合剪力墙空腔一般较小，振捣困难，宜采用自密实混凝土分层浇筑，每小时浇筑高度控制在800mm以内。叠合剪力墙中间空腔内的自密实混凝土应在浇筑至距上层楼板底面约300mm处，并满足插筋锚固长度要求时，安装上层插筋，插筋安装完成经检查合格后再浇筑剩余混凝土。