预制装配式剪力墙结构的设计方法及技术探讨

预制装配式剪力墙结构的设计方法及技术探讨

摘要：预制装配式剪力墙结构设计是重点和关键，在实施项目过程中需要注意事项，在相关性分析的过程中，掌握问题设计的主要事项，从实际情况入手。在本次研究中以预制装配式剪力墙结构的项目为基础，对其设计方法及技术进行探讨分析。

关键词：装配式剪力墙结构；建筑设计；结构设计；技术探讨 引言

近十年来，我国在装配式混凝土建筑方面的研究在逐渐升温，住宅工业化生产方式由于其可实现住宅建设的高效率、高品质、低资源消耗和低环境影响，是当前住宅建设的发展趋势，国家高度重视住宅产业化的发展。2006年建设部发布实施了《国家住宅产业化基地试行办法》，2017年，北京发布了《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》，从总体要求、重点任务、保障措施等几方面对北京市未来的住宅产业化的主要任务和目标进行了详细规划，以实现“节能减排”、“提高品质”及“建筑工业化”的总体目标。

从国内外的研究和应用经验来看，受力合理、方便施工的墙板节点和接缝设计是装配式剪力墙结构设计的关键技术，是决定该结构形式能否推广应用的重要影响因素。

结合当前政策，《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》（京政办发 [2017]8号）要求，北京市某棚户区改造土地开发项目中安置房工程为回迁村民的安置房，属于保障性住房，需执行此文中相关规定。

项目位于项目位于北京市，安置房建设规模为地上约11.52万平，地下约8.2万平。建筑限高30米，容积率1.8。其中包括15栋住宅，层数为8-10层。全部采用装配式剪力墙结构体系。单体楼体预制率均在41%左右。以南区1#2#3#楼，北区6#7#楼预制率统计结果为例，剪力墙，楼板，楼梯，阳台、空调板、梁等预制构件砼用量之和占全部混凝土构件砼用量见表1、表2 表1 南区1#/2#/3#楼预制率统计表

该项目安置房工程在设计阶段经过多轮的讨论以及反复论证，最终找到较为优化的设计方案。

本项目竖向预制构件从首层开始，水平预制构件从首层顶板开始（屋面板为现浇）；预制构件包括：预制外墙板、内墙板、叠合板、预制楼梯、预制阳台板、预制空调板及预制女儿墙。下面主要从装配式剪力墙技术要求、建筑设计和结构设计三个方面细述一下装配式剪力墙的结构的一些设计理念。 1 装配式剪力墙住宅技术要求：

1.1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。在技术策划阶段，要注意以下几个方面的问题：

1.1.1结合工程实际采用混凝土预制构件，相互间形成完整的建筑系统。 1.1.2追求适宜的结构预制率（本项目要求不小于40%），结构外墙基本实现全装配化，从根本上改变传统建造方式和施工组织形式。

1.1.3通过设计优化，包括用模数协调的原则，集成各种要素，实现“少规格、多组合”。

1.1.4使现浇节点规格统一化，采用少规格的定型模板和组合模板进行施工，提高质量，缩短工期。

1.2其次，在设计阶段要积极进行专业之间和全产业链的积极沟通、互动及配合。

1.2.1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。

1.2.2初设阶段，结合各专业的工作进一步深化，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等的设计。同时，在此阶段要求装修设计提供详细的“点位布置图”。

1.2.3施工图阶段，按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、构件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。

1.3其次，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，设计院的工作主要是配合和把关，确保预制构件实现设计意图。

2 装配式剪力墙结构的建筑设计内容、方法和要点 2.1总平面设计：

在装配式剪力墙结构规划设计中，构件运输、构件存放和构件吊装是需要特别关注的，要有适宜构件运输的交通条件，要考虑预制构件的现场临时存放条件，要考虑预制构件吊装设施的安全、经济和合理布置。 2.2户型设计：

装配式剪力墙结构住宅宜选用大空间的平面布局方式，合理布置承重墙及管井位置。公共空间及户内各功能空间分区明确、布局合理。主体结构布置宜简单、规整，应考虑承重墙体上下对应贯通，挑出部分不宜过大，平面凸凹变化不宜过多过深。平面体型符合结构设计的基本原则和要求。 2.3厨卫设计

住宅厨房与卫生间平面功能分区宜合理，上下宜相邻布置，便于集中设置竖向管线、竖向通风道或机械通风装置。 2.4楼面设计

首先，标准化、模数化，尽量减少板型，节约造价。其次，大尺寸的楼板能节省工时，提高效率，但要考虑运输、吊装和实际结构条件。其三，复杂部位（如开洞多，异型、降板等）可考虑现浇。第四，连接节点的构造设计分别满足结构、热工、防水、防火、保温、隔热、隔声及建筑造型设计等要求。 2.5预制外墙设计

2.5.1外墙板型拆分：本项目外墙全部采用预制外墙，预制外墙的拆分应该遵循以下原则：

（1）综合立面表现的需要，应结合结构现浇节点及装饰挂板，合理拆分外墙。

（2）注重经济性，通过模数化、标准化、通用化减少板型，节约造价。 （3）预制构件的大小要考虑工程的合理性、经济性、运输的可能性和现场的吊装能力。

2.5.2节点设计：装配式剪力墙结构设计关键在于连接节点的构造设计。建筑

预制外墙板的水平缝、垂直缝及十字缝等接缝部位、门窗洞口等构配件组装部位的构造设计及材料的选用应满足建筑的物理性能、力学性能、耐久性能及装饰性能的要求。

2.6外墙饰面设计

预制外墙板的饰面考虑耐久、不易污染的使用要求，并结合外墙板整体设计，独立的装饰构件与外墙板连接处的构造，满足安全、防水及热工设计等的要求。 2.7外墙节能设计

本项目外墙采用预制混凝土夹心保温外墙板，预制混凝土夹心外墙板中有90mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫板保温层，有利于外墙节能设计理念的体现。 2.8预制楼梯设计

本项目楼梯采用统一的住宅层高、楼梯间尺寸，实现预制楼梯的模数化、标准化。

2.9内装修设计

本项目通过装配式结构与装修设计的产业化集成，对装修的住宅部品部件进行模数协调和规模化生产，通过部品的标准化、系列化、配套化，实现内装部品、厨卫部品、设备部品的产业化集成。 2.10建筑节能设计

项目外墙采用预制混凝土夹心保温外墙板，其保温层宜连续，保温层厚度满足建筑围护节能设计要求。 2.11系统集成及节点设计

将各种节点进行整体技术策划和设计，并通过通用的协调手段加以整合，将工业化建筑的各个构成要素通过适宜的技术手段加以集成。 3 装配式剪力墙结构的结构设计内容、方法和要点 3.1总体要求

3.1.1结构宜简单、规则、均匀及对称的结构体系。 3.1.2具有必要的承载能力、刚度和良好的延性。

3.1.3结构的竖向和水平布置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。

3.1.4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。

3.1.5预制装配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。

3.1.6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。

3.1.7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。

3.2结构布置

预制装配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》和《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》的相关规定。

预制装配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采用现浇楼盖结构。