預制裝配整體式剪力墻結構體系
發布時間：
2023-08-16
來源：
作者：
“裝配式混凝土結構”的英語翻譯是precast concrete structure，英文簡稱PC。預制混凝土構件或部件通過各種可靠的連接方式裝配而成的混凝土結構稱之為裝配式混凝土結構。
“裝配剪力墻結構”是“裝配式混凝土結構”的一種類型，其定義是主要受力構件剪力墻、梁、板部分或全部由預制混凝土構件(預制墻板、疊合梁、疊合板)組成的裝配式混凝土結構。在施工現場拼裝后，采用墻板間豎向連接縫現澆、上下墻板間主要豎向受力鋼筋漿錨連接以及樓面梁板疊合現澆形成整體的一種結構形式。
結構設計
預制裝配整體式剪力墻結構宜簡單、規則、均勻及對稱，不應采用嚴重不規則的結構體系，并應符合下列要求：
1 應具有必要的承載能力、剛度和良好的延性;
2 結構的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，應避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位以及產生過大的應力集中或塑性變形集中，對可能出現的薄弱部位，應采取有效措施予以加強或采用隔振、減震措施;
3 應避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力;
4 結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。
預制裝配整體式剪力墻結構的高寬比不宜超過6。
預制裝配整體式剪力墻結構的抗震等級應根據抗震設防烈度、結構高度按有關現行國家標準確定相應的抗震等級，并采取相應的計算和構造措施。
預制構件間連接設計應滿足傳力明確和構造可靠的要求。對有抗震設防要求的結構，尚應滿足抗震要求。
預制構件間連接鋼筋應不低于預制構件該部位不連續鋼筋強度等級及直徑。
結構布置
預制裝配整體式剪力墻結構平面和豎向布置應符合現行國家標準《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3的相關規定。
在預制裝配整體式剪力墻結構平面橫向墻體布置時，兩側端部山墻宜布置預制承重墻板;內墻可根據結構橫向抗側力需要設置預制承重墻板或預制輕質填充墻板。
在預制裝配整體式剪力墻結構平面縱向墻體布置時，縱向內、外剪力墻的承重墻板布置可根據縱向抗側力的需要設置;陽臺及門窗部位周邊部位可根據需要設置非承重的預制輕質填充墻板。
預制裝配整體式剪力墻結構豎向抗側力構件通過現澆連接帶、豎向主承力鋼筋漿錨連接等形成整體，抗震設計時，需加強連接構造和必要的設計驗算，保證其受力整體性和連續性。
預制裝配整體式剪力墻結構房屋的頂層、平面復雜或開洞過大的樓層、作為上部結構嵌固部位的地下室頂板應采用現澆樓蓋結構。
預制裝配整體式剪力墻結構的剪力墻在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比在抗震等級為三級時不宜大于0.6。
構件設計
預制裝配整體式剪力墻結構構件宜按房間的開間、進深以及門窗、樓梯、電梯井洞口位置分塊，同時必須考慮構件形狀、構件重量、拼縫位置、吊裝機具起吊能力等因素，樓板、屋面板考慮起吊運輸及施工方便宜設計成單向板。
預制墻板、樓板的分塊大小劃分應充分考慮施工現場垂直運輸吊裝機械的起重載荷、起升高度和工作幅度的能力。預制墻板高度可按單個樓層高度或兩個樓層高度劃分。墻板的豎向拼縫宜避開暗柱位置，預制墻板、疊合板的分塊劃分應盡量減少構件的種類和型號。
預制裝配整體式剪力墻結構構件設計除應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010的相關規定，尚應進行施工階段受力和變形驗算。
陽臺、空調板、挑檐等懸挑構件當施工方便并安全可靠時可與樓板、屋面板合并設計成大型構件;當限于模板、起吊能力需分開預制后現場連接時，應通過可靠的插筋疊合現澆或漿錨連接實現懸挑構件與主體結構形成剛接、連成整體。對于層數大于10層的高層建筑，對該部分連接進行設計及構造時，尚應考慮豎向地震作用的影響。
預制裝配整體式剪力墻結構體系的全預制構件和疊合式構件，均應合理地設計配筋;應避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結破壞先于構件破壞。
剪力墻結構住宅建筑設計的主要內容
1、 裝配式剪力墻住宅建筑設計的步驟及流程。
首先要做好技術策劃，通過技術策劃實現提效和減負的目標。在實際操作中，通過對已有工程項目的梳理。在技術策劃階段，要注意以下幾個方面的問題：
1) 結合工程實際采用混凝土預制構件，類型包括預制墻板(外墻、內墻)、疊合樓板、預制樓梯、預制空調板、預制女兒墻、非承重建筑分格墻板等，相互間形成完整的建筑系統。
2) 追求適宜的結構預制率(現階段建議在50%左右)，結構外墻基本實現全裝配化，爭取實現無外架施工，從根本上改變傳統建造方式和施工組織形式。
3) 通過設計優化，包括用模數協調的原則，集成各種要素，實現“少規格、多組合”
4) 使現澆節點規格統一化,可以采用少規格的定型模板和組合模板進行施工，提高質量，縮短工期。
其次建筑設計要結合裝配式剪力墻住宅的特點，裝配式剪力墻住宅作為一種“工業化住宅”，應該是技術理性的工程杰作并以“工程師的藝術”為美。不是所有的工程項目都適合于采用“裝配式剪力墻結構”來建設，需要在前期策劃定位和規劃設計時加以重視。
第三在設計階段要積極進行專業之間和全產業鏈內部的積極溝通、互動及配合，并加入相應的步驟及內容。
方案階段，根據技術要點的要求做好戶型設計和立面設計。平面設計在保證使用功能和戶型好用、適應性強的基礎上，通過全體系的模數協調，圍繞提高模板使用效率和體系集成度的目標進行設計;立面設計要考慮拆板設計，并依據裝配式建造方式的特點實現立面的個性化和多樣化。通過建筑設計的模數化、標準化、系列化，進而實現預制構件的“少規格、多組合”。
初設階段，結合各專業的工作進一步優化和深化，拆板設計也要結合需要調整變化，在預制墻板上開始考慮強電箱、弱電箱、預留預埋管線和開關點位的設計。根據我們的經驗，在此階段要求裝修設計提供詳細的“點位布置圖”。同時要提供專項的“經濟性評估”，分析成本因素對最終實施的“裝配式剪力墻住宅”技術方案的影響，確定最終的技術路線。
施工圖階段按照初設確定的技術路線深化設計，各專業與建筑部品、裝飾裝修、構建廠等上下游廠商加強配合，做好構件拆分深化設計，提供能夠實現的預制構件大樣圖;做好大樣圖上的預留預埋和連接節點設計;尤其是做好節點的防水、防火、隔音設計和系統集成設計，解決好連接節點之間和部品之間的“錯漏碰缺”。
第四要做好預制構件加工圖的設計。當前，預制構件加工圖大多由預制構件廠依據設計院提供的大樣圖深化設計，建筑師的工作主要是配合和把關，確保預制構件實現設計意圖。下一步，可以通過BIM設計，實現基于BIM平臺的預制構件設計。BIM設計實踐案例表明，可以將預制構件作為建筑信息系統的基本單元，整合預制構件的所有必要信息，實現設計直接向相關產業鏈提供BIM模型平臺服務的目標。
2、 裝配式剪力墻住宅建筑設計的內容和深度要求。
關于裝配式剪力墻住宅建筑設計的內容和深度要求，現在還很難有一個很明確的結論，結合我們的相關實踐，國內大家習慣的建筑工程設計圖紙深度要求是基礎，在此基礎上要增加構件大樣圖、墻板編號索引圖和連接節點構造詳圖等。
剪力墻結構住宅建筑設計的主要內容
1、 裝配式剪力墻住宅建筑設計的步驟及流程。
首先要做好技術策劃，通過技術策劃實現提效和減負的目標。在實際操作中，通過對已有工程項目的梳理。在技術策劃階段，要注意以下幾個方面的問題：
1) 結合工程實際采用混凝土預制構件，類型包括預制墻板(外墻、內墻)、疊合樓板、預制樓梯、預制空調板、預制女兒墻、非承重建筑分格墻板等，相互間形成完整的建筑系統。
2) 追求適宜的結構預制率(現階段建議在50%左右)，結構外墻基本實現全裝配化，爭取實現無外架施工，從根本上改變傳統建造方式和施工組織形式。
3) 通過設計優化，包括用模數協調的原則，集成各種要素，實現“少規格、多組合”
4) 使現澆節點規格統一化,可以采用少規格的定型模板和組合模板進行施工，提高質量，縮短工期。
其次建筑設計要結合裝配式剪力墻住宅的特點，裝配式剪力墻住宅作為一種“工業化住宅”，應該是技術理性的工程杰作并以“工程師的藝術”為美。不是所有的工程項目都適合于采用“裝配式剪力墻結構”來建設，需要在前期策劃定位和規劃設計時加以重視。
第三在設計階段要積極進行專業之間和全產業鏈內部的積極溝通、互動及配合，并加入相應的步驟及內容。
方案階段，根據技術要點的要求做好戶型設計和立面設計。平面設計在保證使用功能和戶型好用、適應性強的基礎上，通過全體系的模數協調，圍繞提高模板使用效率和體系集成度的目標進行設計;立面設計要考慮拆板設計，并依據裝配式建造方式的特點實現立面的個性化和多樣化。通過建筑設計的模數化、標準化、系列化，進而實現預制構件的“少規格、多組合”。
初設階段，結合各專業的工作進一步優化和深化，拆板設計也要結合需要調整變化，在預制墻板上開始考慮強電箱、弱電箱、預留預埋管線和開關點位的設計。根據我們的經驗，在此階段要求裝修設計提供詳細的“點位布置圖”。同時要提供專項的“經濟性評估”，分析成本因素對最終實施的“裝配式剪力墻住宅”技術方案的影響，確定最終的技術路線。
施工圖階段按照初設確定的技術路線深化設計，各專業與建筑部品、裝飾裝修、構建廠等上下游廠商加強配合，做好構件拆分深化設計，提供能夠實現的預制構件大樣圖;做好大樣圖上的預留預埋和連接節點設計;尤其是做好節點的防水、防火、隔音設計和系統集成設計，解決好連接節點之間和部品之間的“錯漏碰缺”。
第四要做好預制構件加工圖的設計。當前，預制構件加工圖大多由預制構件廠依據設計院提供的大樣圖深化設計，建筑師的工作主要是配合和把關，確保預制構件實現設計意圖。
2、 裝配式剪力墻住宅建筑設計的內容和深度要求。
關于裝配式剪力墻住宅建筑設計的內容和深度要求，現在還很難有一個很明確的結論，結合我們的相關實踐，國內大家習慣的建筑工程設計圖紙深度要求是基礎，在此基礎上要增加構件大樣圖、墻板編號索引圖和連接節點構造詳圖等。
裝配式剪力墻結構住宅建筑設計內容、方法和要點
1、 總平面設計：
在裝配式剪力墻結構工業化住宅的規劃設計中，構件運輸、構件存放和構件吊裝是需要特別關注的重要方面，要有適宜構件運輸的交通條件，要考慮預制構件的現場臨時存放條件，要考慮預制構件吊裝設施的安全、經濟和合理布置。
2、戶型設計：
裝配式剪力墻結構工業化住宅宜選用大空間的平面布局方式，合理布置承重墻及管井位置，滿足住宅空間的靈活性、可變性。公共空間及戶內各功能空間分區明確、布局合理。主體結構布置宜簡單、規整，應考慮承重墻體上下對應貫通，突出與挑出部分不宜過大，平面凸凹變化不宜過多過深。平面體型符合結構設計的基本原則和要求。
3、 廚衛設計
住宅廚房與衛生間平面功能分區宜合理，住宅廚房、衛生間上下宜相鄰布置，便于集中設置豎向管線、豎向通風道或機械通風裝置。
4、 樓面設計
首先，標準化、模數化，盡量減少板型，節約造價。
其次，大尺寸的樓板能節省工時，提高效率，但要考慮運輸、吊裝和實際結構條件。
其三，復雜部位(如開洞多，異型、降板等)可考慮現澆。
第四，連接節點的構造設計應分別滿足結構、熱工、防水、防火、保溫、隔熱、隔聲及建筑造型設計等要求，盡量采用封閉系統(先裝法)。
第五，疊合層及墊層：結構疊合層厚度一般為60～70mm，電氣專業在疊合層內進行預埋管線布線，要保證疊合層內預埋電管布線的合理性，保證施工質量。建筑墊層厚度一般為100～120mm，暖通空調專業的給水、暖管、太陽能等一般布置在建筑墊層中，設計要通過管線綜合，保證管線布置的合理、經濟和安全可靠。
5、 預制外墻設計
首先是外墻板型拆分：裝配式剪力墻結構工業化住宅的外墻宜全部采用預制外墻，設計應提供預制外墻拆分圖，預制外墻的拆分應該遵循以下原則：
1)綜合立面表現的需要,應結合結構現澆節點及裝飾掛板，合理拆分外墻。(圖1.4.1-1、圖1.4.1-2、圖1.4.1-3);
2)注重經濟性，通過模數化、標準化、通用化減少板型，節約造價。制定編號原則，對每個墻板產品進行編號，使每個墻板既有唯一的身份編號又能在編號中體現重復構件的同一性。;
3)預制構件的大小要考慮工程的合理性、經濟性、運輸的可能性和現場的吊裝能力。
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