干貨滿滿!裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計各階段重點工作總結(jié)

引言

2016年國務(wù)院71號文《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》發(fā)布實施后，傳統(tǒng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型已不可逆轉(zhuǎn)，裝配式將成為今后建筑行業(yè)的重要營造方式。進(jìn)入2018年后，裝配式建筑又一重磅文件《裝配式建筑評級標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51129-2017)發(fā)布執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)對裝配式建筑做出了明確的評價方法和底線要求，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)要求“只做水平預(yù)制構(gòu)件，不做豎向預(yù)制構(gòu)件的做法都不能叫裝配式建筑”，對目前裝配式建筑影響最大。在過去幾年里，預(yù)制水平構(gòu)件在裝配式建筑中已得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)已較為成熟;而采用預(yù)制豎向構(gòu)件的裝配式建筑則應(yīng)用較少，工程經(jīng)驗相對欠缺。本文以最常見剪力墻結(jié)構(gòu)為例，對采用預(yù)制豎向構(gòu)件的裝配式建筑設(shè)計過程中，各階段結(jié)構(gòu)設(shè)計重點工作進(jìn)行總結(jié)。

一、裝配式建筑方案設(shè)計

歷史及現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相比，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)有兩個顯著特點：首先，成本增量較大，(采用預(yù)制構(gòu)件時，各類型鋼筋砼構(gòu)件的加權(quán)綜合單價約為現(xiàn)澆構(gòu)件的3倍);其次、結(jié)構(gòu)墻體布置需考慮采用預(yù)制構(gòu)件的可實施性。因此，采用裝配式建造的項目在建筑方案設(shè)計階段需要結(jié)構(gòu)專業(yè)提前介入，分析建筑方案采用裝配式時的可實施性和經(jīng)濟(jì)性，避免后期方案修改，影響項目開發(fā)進(jìn)度。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在方案設(shè)計階段應(yīng)關(guān)注以下幾點。

1.結(jié)構(gòu)適用高度，采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的屋最大使用高度比現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)有一定程度降低。

2.結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置。結(jié)構(gòu)豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進(jìn)。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。具體規(guī)則性判斷按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011中規(guī)定執(zhí)行。

3.建筑采用模數(shù)化設(shè)計，基本模數(shù)100mm(1M=100mm)，擴(kuò)大模數(shù)應(yīng)為2M、3M、6M、9M……。項目宜采用統(tǒng)一模數(shù)，模數(shù)統(tǒng)一可減少預(yù)制構(gòu)件種類，有效降低建造成本。

4.結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件的可實施性。重點關(guān)注以下幾點：

a.轉(zhuǎn)角墻、窗間墻長度是否滿足裝配式實施。

b.平面內(nèi)凹深度較大時，注意凹口寬度是否滿足后續(xù)施工操作要求。

5.預(yù)制構(gòu)件形式宜簡潔，以利于控制成本。重點關(guān)注以下幾點：

a.不宜采用飄窗，盡量避免出現(xiàn)三維預(yù)制構(gòu)件。

b.外墻宜平。

二、裝配式建筑結(jié)構(gòu)初步設(shè)計

按政策要求，采用裝配式建造的項目均需要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實施方案專項匯報。匯報文件內(nèi)容與初步設(shè)計深度基本一致，因此做好初步設(shè)計可有效提高后續(xù)施工圖設(shè)計周期。裝配式建筑初步設(shè)計階段應(yīng)重點關(guān)注以下幾點。

1.確定建筑底部采用現(xiàn)澆的層數(shù)。根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定：

a.高層剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的剪力墻宜采用現(xiàn)澆混凝土。

b.帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，框支層及相鄰的上一層應(yīng)采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2.預(yù)制墻板截面厚度不宜小于200mm。

3.預(yù)制構(gòu)件拆分。墻板兩側(cè)的拼接部位宜設(shè)在結(jié)構(gòu)受力較小的部位;豎向預(yù)制構(gòu)件優(yōu)先采用一字型，不宜采用L型、T型、U型等三維構(gòu)件。

建筑產(chǎn)業(yè)化的核心是生產(chǎn)工業(yè)化，生產(chǎn)工業(yè)化的關(guān)鍵是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵點則體現(xiàn)在對預(yù)制構(gòu)件的科學(xué)拆分上;因此，預(yù)制構(gòu)件的科學(xué)拆分是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心工作。預(yù)制構(gòu)件科學(xué)拆分對建筑功能、建筑平立面、結(jié)構(gòu)受力狀況、預(yù)制構(gòu)件承載能力、工程造價等都會產(chǎn)生影響。

4. 結(jié)構(gòu)專業(yè)初步設(shè)計圖紙內(nèi)容：

a. 結(jié)構(gòu)設(shè)計說明，包括裝配式設(shè)計專篇。

b. 結(jié)構(gòu)平面圖，應(yīng)有各層結(jié)構(gòu)平面圖及屋面結(jié)構(gòu)平面圖;預(yù)制構(gòu)件應(yīng)注明預(yù)制構(gòu)件的編號，給出預(yù)制構(gòu)件編號與型號對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)包括構(gòu)件重量等。

c. 預(yù)制構(gòu)件典型連接節(jié)點詳圖。

d. 結(jié)構(gòu)專業(yè)計算書，包括豎向構(gòu)件預(yù)制率(體積率)計算，水平構(gòu)件預(yù)制率(面積率)計算等。

5.各專業(yè)協(xié)同設(shè)計。根據(jù)不同專業(yè)的技術(shù)要點，分析影響施工成本、施工進(jìn)度和施工質(zhì)量的因素，采取科學(xué)有效的技術(shù)組合，做好協(xié)同設(shè)計，控制裝配率。

6.信息化設(shè)計(BIM)。裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用BIM，既能提升項目的精細(xì)化管理和集約化經(jīng)營，又能提高資源使用效率、降低成本、提升工程設(shè)計與施工質(zhì)量水平;加之部分城市對裝配式建筑有強(qiáng)制采用BIM要求。因此，裝配式建筑在初步設(shè)計階段需確認(rèn)是否采用BIM。

三、裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計

裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計應(yīng)包含以下幾個方面。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明，其中應(yīng)有裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計專項說明。

2.結(jié)構(gòu)平面布置圖。應(yīng)有各層結(jié)構(gòu)平面布置圖、配筋圖;預(yù)制構(gòu)件應(yīng)注明預(yù)制構(gòu)件編號;現(xiàn)澆墻肢編號、現(xiàn)澆節(jié)點編號等。

3.預(yù)制構(gòu)件詳圖及加工圖。構(gòu)件詳圖應(yīng)包括：

a. 構(gòu)件模板圖，應(yīng)表示模板尺寸、預(yù)留洞及預(yù)埋件位置、尺寸，預(yù)埋件編號、必要的標(biāo)高等。

b. 構(gòu)件配筋圖：縱剖面表示鋼筋形式、箍筋直徑與間距，配筋復(fù)雜時宜將非預(yù)應(yīng)力筋分離繪出;橫剖面注明斷面尺寸、鋼筋規(guī)格、位置、數(shù)量等。

c. 需作補(bǔ)充說明的內(nèi)容。

4.預(yù)制墻板的水平、豎向接縫的連接節(jié)點設(shè)計與施工是裝配式結(jié)構(gòu)的重點和難點，連接節(jié)點的性能是保證裝配式結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵。裝配式結(jié)構(gòu)連接節(jié)點在施工現(xiàn)場完成是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的環(huán)節(jié)，而連接節(jié)點的施工質(zhì)量又是整個結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的核心。節(jié)點設(shè)計應(yīng)重點關(guān)注以下幾點：

a. 套筒連接作為裝配式結(jié)構(gòu)最受詬病的質(zhì)量缺陷，設(shè)計文件中應(yīng)特別注明對鋼筋連接套筒及灌漿料的材料性能及相關(guān)檢測、檢驗的要求。

b. 預(yù)制墻板豎向接縫設(shè)計，優(yōu)先采用連接區(qū)段長度不大于600mm的連接節(jié)點(根據(jù)《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》現(xiàn)澆節(jié)點長度不大于600mm時，現(xiàn)澆節(jié)點可計入預(yù)制混凝土體積)，預(yù)制構(gòu)件水平筋甩筋及現(xiàn)澆節(jié)點水平應(yīng)選便于構(gòu)件吊裝，方便現(xiàn)場鋼筋綁扎的方式。“一”字型連接節(jié)點鋼筋排布構(gòu)造如圖3.1所示，其余種類連接節(jié)點可參見遠(yuǎn)洋《裝配式建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點手冊》。

c. 外葉板連接縫防滲漏問題。“一”字型連接節(jié)點防滲漏構(gòu)造如圖3.2所示，其余種類連接節(jié)點可參見遠(yuǎn)洋《裝配式建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點手冊》。

四、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計

預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計應(yīng)考慮工程實際加工制作、吊裝、運輸、堆放等情況，重點工作如下：

1.深化設(shè)計計算，應(yīng)包括設(shè)計文件規(guī)定荷載及施工程堆放、脫模、運輸、吊裝等各種工況荷載不利組合驗算。

2.深化圖應(yīng)正確反映建筑、設(shè)備、電氣等專業(yè)所需的預(yù)留孔和預(yù)埋管線、埋件等，對有沖突的預(yù)留預(yù)埋應(yīng)協(xié)同各專業(yè)進(jìn)行設(shè)計調(diào)整。

3.預(yù)制構(gòu)件深化圖應(yīng)考慮預(yù)制構(gòu)件施工吊裝就位需要的預(yù)埋件(如圖4.1所示墻板所需的臨時支撐)。

4.預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計應(yīng)配合總單位包考慮腳手架，塔吊安裝所需的預(yù)留預(yù)埋問題。豎向構(gòu)件采用裝配式建造的剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用集成爬架(如圖4.2所示)，采用集成爬架可有效解決陽臺挑架問題，實現(xiàn)外墻穿插施工。

預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計工作是保證項目實施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該工作不但涉及建筑方案研究、各專業(yè)施工圖配合等，還需要和構(gòu)件制作單位及施工安裝單位密切配合，充分研究項目實施過程中的細(xì)節(jié)問題。多專業(yè)協(xié)同、多單位協(xié)同是實現(xiàn)裝配式建筑技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的保證。

目前，我國的建筑工業(yè)化程度相對落后，產(chǎn)業(yè)鏈也不是非常完善，需要進(jìn)一步的支持與促進(jìn)。設(shè)計行業(yè)作為裝配式建筑發(fā)展的龍頭，需要與時俱進(jìn)，順應(yīng)時代發(fā)展的潮流，持續(xù)突破與創(chuàng)新，才可以真正地對中國整體建筑行業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。以上內(nèi)容就是“干貨滿滿!裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計各階段重點工作總結(jié)”，更多裝配式新發(fā)展新資訊，歡迎繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校裝配式建筑行業(yè)頻道!點擊下方免費下載，獲取裝配式精華考點/課程講義。