崔瑞乾

（中国铁建房地产集团有限公司 北京 100039）

1 引言

装配式建筑的发展是建筑行业的重大变革。装配式建筑将大量构件提前在工厂预制生产，在现场通过可靠连接方式装配成为整体，具有现场作业量少、可有效缩短工期、环境污染小、人工成本低、施工质量易控制等优点，符合我国可持续发展的理念，是实现建筑业转型升级的重要途径[1－2]。近年来我国出台了一系列政策推动装配式建筑的发展，目前国内装配式住宅主要采用装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构，预制剪力墙竖向钢筋主要采用钢筋套筒灌浆连接。对于设计与施工人员来说，装配式建筑设计与建造经验均属于探索阶段[3]，对设计和施工质量的控制还不成熟。结合我国现阶段装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构设计与施工现状，对其建造全过程管控要点进行梳理与研究，为其以后建造规范化以及质量保证具有重要意义。

2 装配式剪力墙结构实施全过程管控要点

在装配式剪力墙结构建筑实施全过程中，包含五个关键环节：技术策划、设计、加工、施工、验收。

（1）技术策划阶段

需充分考虑项目定位、建设规模、装配化目标、成本限额以及各种外部条件影响因素，制定合理的概念方案，提高预制构件的标准化程度，共同确定装配式建筑实施方案，为后续阶段提供设计依据。

（2）设计阶段

可细分为方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段和构件深化设计阶段。方案设计阶段应根据技术策划实施方案，做好平面、立面及剖面设计，为扩初阶段设计奠定基础。其管控要点包括：规划方案需选取适宜的楼栋采用产业化技术，在总平面规划时考虑构件进场的路线及堆放区域；建筑单体方案要使户型设计、立面效果满足产品定位；兼顾完善产品功能的同时考虑产业化技术的运用；基本单元或基本户型满足模数协调等。初步设计阶段应与各专业进行协同设计，进一步落实和细化所采用的技术方案的可能性和实施性。其管控要点包括：控制各项建筑指标；选择合理的装配式结构体系，开始引入精装设计；考虑建筑部品、设备管线尺寸与户型、预制构件之间的尺寸关系；设备管线铺设方式、管线走向的方案比选；供水方案与系统的经济性比选；楼、电梯核心筒位置的合理布置等。施工图设计阶段应按照制定的技术措施进行施工图设计，形成完整可实施的施工图设计文件，满足施工图审查要求。其管控要点包括：产业化内容在施工图纸中的表达，各专业交叉内容的避让与协调；确定总包施工或安装方式、构件厂的加工工艺以及相关内容在图纸中的体现等。构件深化设计阶段应按照工厂生产需求进行构件深化设计，形成完整可实施的深化设计图文件，应满足预制构件制作、工程量统计和施工安装需求。其管控要点包括：审查合格的施工图作为构件深化设计条件图，各专业管线预留预埋条件、精装修预留预埋条件、幕墙预留条件，模板体系、测量放线孔、外防护架、塔吊附着等其他施工措施的预留条件，并要求以深化设计或施工总包牵头组织预制构件深化设计图纸绘制，深化设计各阶段建设方适时组织专项评审工作，及早发现施工难度大、影响施工工期及无法施工的部位等。

（3）加工阶段

宜选用与项目距离在120 km经济运输范围内的预制构件厂，且应具有完整的组织架构和预制构件质量控制体系以及完善与可靠的加工场地、加工设备，产能产量应满足项目需求。在构件生产过程中，生产材料及相关资料需符合国家规范或行业标准，进场应进行相关检验，并做好相关检验记录以备查验；应对产品每道生产工序工艺进行检验，并做好相关记录，及时发现和整改不符合要求的生产工序，检查相关质量记录、档案、资料以及报表。构件运输前需确定现场的吊装计划，制定构件运输方案，并严格按照运输方案管理运输过程，同时应重点把控运输路线、运输车辆、运输进度计划、构件进场检验、构件堆放要求等要点。

（4）施工阶段

项目实施过程中，施工总包单位宜在设计策划阶段提前介入。当项目设计阶段无法确定施工总包单位时，在装配式项目施工开始前应针对性编制切实可行的施工组织方案。施工过程中，应严格把控构件进场检验、验收、存放和吊装施工；控制各施工作业工序衔接和合理的施工组织设计方案以减少现场施工工期，降低工程造价；重视现场安全管理，预制构件堆场区域内应设封闭围挡和安全警示标志，非操作人员不准进入吊装区。另外，装配式项目施工人员必须是专业的产业化工人，必须掌握操作要领，经培训考核通过后持证上岗，所有培训上岗人员名单在施工总包单位备案。

（5）验收阶段

装配式项目验收可作为主体结构分部的子分部工程，其后浇混凝土部分按混凝土结构子分部工程要求验收。

3 结构安全管控关键点分析

结构安全是装配式结构质量管控的重中之重，实际工程中可从结构设计及重点连接部位等角度采用多种措施保证装配式混凝土剪力墙的结构安全。

3．1 不同结构高度实施差异化预制率

从结构抗震角度来看，相同抗震设防烈度下，结构高度越高，对结构抗震设防要求越高。通过对不同结构高度的建筑实施差异化预制率，可有效控制结构高度较高建筑的预制构件应用比例。以北京地区为例，建筑高度在60 m（含）以下时，其单体建筑预制率应不低于40%；建筑高度在60 m以上时，其单体建筑预制率应不低于20%。图1为北京某典型项目预制剪力墙布置。可以看出，装配式混凝土结构优先采用叠合楼板，高度大于60 m、20%预制率要求下，预制剪力墙应用较少且多为内墙，剪力墙边缘构件基本现浇。对不同建筑高度差异化预制率要求，限制了抗震设防要求较高的高度大于60 m建筑竖向构件采用预制构件的比例，可保证结构安全。对于高度小于60 m的建筑，其抗震设防要求相对较低，适当扩大预制剪力墙应用范围对结构抗震性能影响不明显。

图1 不同预制率下预制剪力墙应用范围

3．2 限制预制竖向构件应用部位

震害调查结果表明，设计合理的剪力墙结构基本可形成“强墙肢弱连梁”的预期破坏模式，形成良好的连梁破坏耗能机制，墙肢损伤主要集中在底部加强区和边缘构件位置[4]。目前装配式剪力墙结构底部加强区一般采用现浇剪力墙，底部加强区以上标准层采用预制剪力墙。图2为某装配式剪力墙结构在罕遇地震作用下的损伤分布。结构抗震设防烈度为8度，地上18层，结构高度52.2 m，结构高宽比为4.3。罕遇地震作用下的弹塑性分析表明，结构损伤主要集中在连梁部位，底部加强区部分墙肢出现较为严重的损伤。在底部加强区采用现浇剪力墙可避免在结构潜在损伤位置应用预制剪力墙，可保证结构在罕遇地震下的抗震性能。

图2 某装配式剪力墙结构罕遇地震下损伤分布

另外，受预制墙拆分及连接构造要求制约，底部加强区以上部位边缘构件多数为现浇边缘构件，预制边缘构件多用于少量南北立面，避免在底部加强区及边缘构件等受力较为不利的位置采用预制墙，可保证装配式剪力墙结构的抗震性能。

3．3 提高钢筋连接接头性能指标要求

目前，我国装配式混凝土剪力墙结构预制墙竖向钢筋多采用套筒灌浆连接。如图3所示，实际结构在大震作用下，套筒灌浆接头连接的竖向钢筋大部分难以达到钢筋强化段，钢筋工作应力多处于弹性段或屈服平台段。以常用HRB400钢筋为例，钢筋工作应力多低于450 MPa，明显低于套筒灌浆接头强度要求 1.15fstk（621 MPa）[5－6]，安全系数大于1.38，合格的套筒灌浆接头可保证在大震作用下结构中绝大部分钢筋不损坏于接头位置。

3．4 采用套筒灌浆接头现场灌浆质量控制措施

钢筋套筒灌浆连接是目前装配式混凝土结构常用的钢筋连接方式，灌浆质量是保证套筒灌浆接头受力性能的关键，直接影响装配式结构的抗震性能。为保证灌浆密实度，研究人员提出如图4所示的出浆口增设套筒灌浆检测器的灌浆质量改善措施，工艺试验及工程实践表明，该技术可确保套筒自身的饱满度，生产及安装成本低。

3．5 技术改进

针对钢筋套筒灌浆连接预制墙采用大直径大间距配筋技术[7－8]，如图5所示。采用少量大直径竖向钢筋代替传统剪力墙多根小直径竖向钢筋。该技术可在保证预制墙抗震性能的基础上，减少预制边缘构件竖向钢筋接头数量，便于边缘构件内接头排布，同时降低对预制墙加工、安装精度的要求，提高工厂预制、现场安装效率；钢筋直径有所提高，大直径钢筋接头施工质量更易于保证，并可减少套筒灌浆检测器使用数量；边缘构件竖向钢筋用量基本不增加，预制墙总成本低于普通构造预制墙，可有效控制预制墙增量成本。

图5 钢筋套筒灌浆连接预制墙改进构造

此外，近年来国内研发出基于钢筋搭接的各类叠合装配式剪力墙结构，包括EVE预制空心板剪力墙[9－11]、双面叠合剪力墙[12]、纵肋叠合剪力墙等。工程实践表明，此类叠合剪力墙结构的钢筋连接技术、施工工艺等均与现浇混凝土结构类似，现场浇筑后混凝土即可同步实现预制剪力墙竖向钢筋的搭接连接，施工质量易于控制。

4 结束语

本文介绍装配式剪力墙结构实施全过程的关键环节以及各阶段对应的管控要点，并对结构安全管控关键点进行分析，得出以下结论：

（1）从应用范围角度，针对不同高度建筑，设定差异化预制率及装配式建筑技术要求，能较好地规避可能存在的风险，保证主体结构安全。

（2）技术体系方面，目前广泛采用的装配式剪力墙结构，结构及构件最大受力部位均采用现浇混凝土，从技术角度能较好地规避可能存在的实施风险。

（3）接头性能指标方面，现有标准对套筒灌浆连接接头的性能要求较高，强度要求均高于结构受力实际需求，具有较好的安全储备。

（4）施工工艺方面，应用套筒灌浆检测及补偿措施可从根源上解决大众对主体结构施工质量的担忧。

（5）新技术研发与应用方面，近几年大量研发和应用的叠合混凝土结构，其钢筋连接技术、施工工艺等均与现浇混凝土结构类似，施工质量易于控制，能较好地被大众所理解和接受。