预制装配整体式剪力墙结构体系研究

“装配式混凝土结构”的英语翻译是precast concrete structure，英文简称PC。预制混凝土构件或部件通过各种可靠的连接方式装配而成的混凝土结构称之为装配式混凝土结构。

“装配剪力墙结构”是“装配式混凝土结构”的一种类型，其定义是主要受力构件剪力墙、梁、板部分或全部由预制混凝土构件（预制墙板、叠合梁、叠合板）组成的装配式混凝土结构。在施工现场拼装后，采用墙板间竖向连接缝现浇、上下墙板间主要竖向受力钢筋浆锚连接以及楼面梁板叠合现浇形成整体的一种结构形式。

1 结构设计要点
1、应具有必要的承载能力、刚度和良好的延性；2、结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，应避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位以及产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强或采用隔振、减震措施；3、应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；4、结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。预制装配整体式剪力墙结构的高宽比不宜超过6。

预制装配整体式剪力墙结构的抗震等级应根据抗震设防烈度、结构高度按有关现行国家标准确定相应的抗震等级，并采取相应的计算和构造措施。预制构件间连接设计应满足传力明确和构造可靠的要求。对有抗震设防要求的结构，尚应满足抗震要求。

预制构件间连接钢筋应不低于预制构件该部位不连续钢筋强度等级及直径 。

2 结构布置
预制装配整体式剪力墙结构平面和竖向布置应符合现行国家标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3[1]的相关规定。

在预制装配整体式剪力墙结构平面横向墙体布置时，两侧端部山墙宜布置预制承重墙板；内墙可根据结构横向抗侧力需要设置预制承重墙板或预制轻质填充墙板。

在预制装配整体式剪力墙结构平面纵向墙体布置时，纵向内、外剪力墙的承重墙板布置可根据纵向抗侧力的需要设置；阳台及门窗部位周边部位可根据需要设置非承重的预制轻质填充墙板。

预制装配整体式剪力墙结构竖向抗侧力构件通过现浇连接带、竖向主承力钢筋浆锚连接等形成整体，抗震设计时，需加强连接构造和必要的设计验算，保证其受力整体性和连续性。

预制装配整体式剪力墙结构房屋的顶层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室顶板应采用现浇楼盖结构。

预制装配整体式剪力墙结构的剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比在抗震等级为三级时不宜大于0.6。

预制装配整体式剪力墙结构构件宜按房间的开间、进深以及门窗、楼梯、电梯井洞口位置分块，同时必须考虑构件形状、构件重量、拼缝位置、吊装机具起吊能力等因素，楼板、屋面板考虑起吊运输及施工方便宜设计成单向板。

预制墙板、楼板的分块大小划分应充分考虑施工现场垂直运输吊装机械的起重载荷、起升高度和工作幅度的能力。预制墙板高度可按单个楼层高度或两个楼层高度划分。墙板的竖向拼缝宜避开暗柱位置，预制墙板、叠合板的分块划分应尽量减少构件的种类和型号。

预制装配整体式剪力墙结构构件设计除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的相关规定，尚应进行施工阶段受力和变形验算。

阳台、空调板、挑檐等悬挑构件当施工方便并安全可靠时可与楼板、屋面板合并设计成大型构件；当限于模板、起吊能力需分开预制后现场连接时，应通过可靠的插筋叠合现浇或浆锚连接实现悬挑构件与主体结构形成刚接、连成整体。对于层数大于10层的高层建筑，对该部分连接进行设计及构造时，尚应考虑竖向地震作用的影响。


预制装配整体式剪力墙结构体系的全预制构件和叠合式构件，均应合理地设计配筋；应避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。


3 装配式剪力墙住宅建筑设计的步骤及流程
首先要做好技术策划，通过技术策划实现提效和减负的目标。在实际操作中，通过对已有工程项目的梳理。


其次建筑设计要结合装配式剪力墙住宅的特点，装配式剪力墙住宅作为一种“工业化住宅”，应该是技术理性的工程杰作并以“工程师的艺术”为美。不是所有的工程项目都适合于采用“装配式剪力墙结构”来建设，需要在前期策划定位和规划设计时加以重视。


第三在设计阶段要积极进行专业之间和全产业链内部的积极沟通、互动及配合，并加入相应的步骤及内容。


方案阶段，根据技术要点的要求做好户型设计和立面设计。平面设计在保证使用功能和户型好用、适应性强的基础上，通过全体系的模数协调，围绕提高模板使用效率和体系集成度的目标进行设计；立面设计要考虑拆板设计，并依据装配式建造方式的特点实现立面的个性化和多样化。通过建筑设计的模数化、标准化、系列化，进而实现预制构件的“少规格、多组合”。


初设阶段，结合各专业的工作进一步优化和深化，拆板设计也要结合需要调整变化，在预制墙板上开始考虑强电箱、弱电箱、预留预埋管线和开关点位的设计。根据我们的经验，在此阶段要求装修设计提供详细的“点位布置图”。同时要提供专项的“经济性评估”，分析成本因素对最终实施的“装配式剪力墙住宅”技术方案的影响，确定最终的技术路线。


施工图阶段按照初设确定的技术路线深化设计，各专业与建筑部品、装饰装修、构建厂等上下游厂商加强配合，做好构件拆分深化设计，提供能够实现的预制构件大样图；做好大样图上的预留预埋和连接节点设计；尤其是做好节点的防水、防火、隔音设计和系统集成设计，解决好连接节点之间和部品之间的“错漏碰缺”。


第四要做好预制构件加工图的设计。当前，预制构件加工图大多由预制构件厂依据设计院提供的大样图深化设计，建筑师的工作主要是配合和把关，确保预制构件实现设计意图。下一步，可以通过BIM设计，实现基于BIM平台的预制构件设计。BIM设计实践案例表明，可以将预制构件作为建筑信息系统的基本单元，整合预制构件的所有必要信息，实现设计直接向相关产业链提供BIM模型平台服务的目标。

4 结语
装配式钢筋混凝土结构是我国建筑结构发展的重要方向之一，它有利于我国建筑工业化的发展，提高生产效率节约能源，发展绿色环保建筑，并且有利于提高和保证建筑工程质量，装配式剪力墙结构可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序，从而减少进场的工程机械种类和数量，消除工序衔接的停闲时间，实现立体交叉作业，减少施工人员，从而提高工效、降低物料消耗、减少环境污染，为绿色施工提供保障。