我国装配式混凝土剪力墙结构体系发展综述

装配式建筑作为一种新型的结构形式，是在工厂采用工业化生产方式制作预制混凝土构件，运输至施工现场通过可靠连接方式装配而成的建筑，具有施工速度快、工程质量可控、绿色环保、节省劳动力等优点。近年来，装配式建筑相关的新技术、新产品、新工艺不断涌现，示范项目遍地开花，已成为建筑业转型升级与高质量发展的重要途径之一。因此，装配式建筑已成为我国建筑业发展的主流方向。

根据连接方式的不同，装配式建筑结构体系可分为全装配混凝土结构和装配整体式混凝土结构。全装配混凝土结构一般用于低层或抗震设防要求较低的多层建筑；装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件通过可靠连接，并在现场与后浇混凝土形成整体的装配式混凝土结构，其整体性能等同于现浇混凝土结构，适用范围广，是我国装配式混凝土建筑的主要结构形式。根据结构形式的不同，装配整体式混凝土结构还可以分为框架结构和剪力墙结构体系。其中，剪力墙结构体系在国内应用较多，占整个装配式混凝土结构的70%~80%。

但由于装配式建筑的功能和物理力学性能存在许多局限和不足， 我国的装配式混凝土建筑设计和施工技术研发水平还跟不上社会需求及建筑技术发展的变化，现阶段我国装配式混凝土建筑出现多种新型剪力墙结构体系，但尚缺少对此类体系的综合性研究。预制结构抗震的整体性和设计施工管理的专业化研究不够。因此，本文主要对我国的装配式混凝土剪力墙结构体系进行系统性总结，以期推动我国装配式建筑的发展和为相关工程的应用提供参考。

1、装配式建筑发展现状及存在的问题 

1.1.发展现状

1.1.1.政策环境

自2016年以来，各省市纷纷出台装配式建筑和绿色建筑推广政策和目标，鼓励企业推动装配式建筑的发展。同时，一系列国家政策的出台显示装配式建筑的发展已是必然趋势。相关政策的推动为装配式混凝土结构提供了良好的政策环境。

1.1.2.技术环境

在标准、技术规范方面，为了积极配合国家政策方针的实施和快速适应装配式建筑的发展需求， 相继出台的相关标准和技术规范主要有：GB/T 40399—2021《装配式混凝土建筑用预制部品通用技术条件》、GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》、JGJ 1—2014《装配 式 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 》 、JGJ 335—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》、DB 11/T 1831—2021《装配式建筑评价标准》等。

在设计和生产方面：设计端PKPM、Bee PC等国产装配式BIM设计软件的出现，实现了构件设计过程的可视化；PC构件智能生产线、生产线控制系统等应用实现了构件生产效率及质量的“双效”提升；灌浆套筒连接技术的发展为装配式建筑实现“等同现浇”提供了可能。

1.1.3.产业链环境

近几年，我国装配式建筑相关产业链也在逐步完善，至2022年底，全国现有48个国家级装配式建筑示范城市，328个国家级装配式建筑产业基地，908个省级产业基地。装配式建筑专业技术从业人员约300万人，装配式建筑其他上下游相关企业约1.35万家。

1.2.目前存在的问题

1.2.1.市场接受度

装配式建筑较传统现浇建造成本依较高，在市场推广和接受度方面仍存在挑战。一些用户和开发商对新技术持保守态度，缺乏充分了解和信任。

1.2.2.建筑设计和定制性

传统建筑常常基于现场施工的需求进行设计，而装配式建筑提前在工厂预制，然后再运至现场组装。因此，如何在满足客户个性化需求的同时，“少规格、多组合”地设计出便于生产、高效装配的集标准与个性为一体的建筑构件，仍然是一个挑战。

1.2.3.施工质量与安全

确保构件连接的牢固性是保证装配式建筑成功的关键。现阶段我国装配式建筑施工人员主要是流动性大的农民工，缺乏专业的装配式技能知识，构件安装依靠技能水平、责任心等多因素影响，是需要重点关注和解决的问题。

2、我国装配式剪力墙结构体系分类

目前，我国装配式建筑研究热点主要集中在湿法连接预制装配剪力墙体系,包括采用灌浆套筒连接、浆锚连接等不同连接方法的预制剪力墙结构,下文就国内主流装配式剪力墙体系进行介绍。

2.1.灌浆套筒剪力墙体系

灌浆套筒剪力墙体系通过在预制剪力墙底部预埋套筒，上部伸出钢筋，安装时下层墙板钢筋插入上层套筒内，在套筒缝隙中灌入高强灌浆料实现墙体的连接，其连接构造见下图。该体系最初由日本传入我国，国内在原有基础上优化创新，颁布了多项标准引导其发展，目前已成为国内装配式建筑的主流体系之一。

灌浆套筒剪力墙体系虽然受力明确、连接合理，但安装精度要求高，在施工时需要将钢筋逐根插入套筒，难度较大，往往需要反复调整，安装难度大，易出现切筋现象，对安装人员的责任心要求较高。同时,套筒灌浆饱满度缺乏有效的检测办法，安全隐患大。

2.2.预制双面叠合剪力墙体系

预制双面叠合剪力墙由两侧两片混凝土板通过桁架筋连接成一体，现场安装后在空腔内插入连接钢筋浇筑混凝土形成整体，共同承担受力。

自预制双面叠合剪力墙结构体系引入国内后，各大高校、科研机构等结合我国工程实际，针对其结构体系的性能进行了一系列的试验研究，证明了该结构体系的抗震性能与现浇结构基本一致。相较套筒灌浆体系，墙体质量减轻1/2，可减少50%安装时间，施工效率较高。

2.3.纵肋叠合剪力墙体系

纵肋叠合剪力墙体系的核心是竖向构件采用纵肋空心墙板与传统水平构件通过钢筋连接、浇筑混凝土等可靠连接方式，实现一种“等同现浇”的装配整体式剪力墙结构。可应用于公共建筑、住宅等。该体系的构件类型包括纵肋空心墙板和夹心保温纵肋空心墙板。该体系竖向钢筋搭接示意图见下图。

纵肋空心墙板是由两侧混凝土板及连接二者的纵肋组成的带有空腔的预制构件，空腔类型可根据建筑主体拆分类型进行设计，以满足不同部位的功能要求；空腔内部采用水洗粗糙面工艺，可增强新旧混凝土结合密实度。墙板重量轻、尺寸大、吊装速度快，有利于提升施工效率。

竖向钢筋在墙板空腔底部外露，并与下层墙板插入空腔的竖向钢筋搭接连接，在空腔后浇混凝土形成整体叠合墙体结构，避免了套筒灌浆连接的安全隐患，试验证明，纵肋叠合剪力墙体系抗震性能“等同现浇”。相关标准T/CECS 793—2020《纵肋叠合混凝土剪力墙结构技术规程》已于2021年5月1日起实施。该体系目前已经在河北承德金隅小区、北京通州区丁各庄公租房、顺义新城第18街区公租房等多个住宅项目推广应用，并取得了良好的经济和社会效益。

2.4.SPCS装配整体式叠合混凝土结构体系

SPCS装配整体式叠合混凝土结构体系（以下简称SPCS结构体系）是由三一筑工联合中国建筑科学研究院共同开发的专利产品，采用“空腔+搭接+现浇”核心思想，竖向构件采用空腔构件叠合剪力墙、叠合柱与水平构件进行可靠连接，共同组成装配整体式叠合混凝土结构技术体系，可应用于公共建筑、住宅及地下外墙、市政管廊等。SPCS构件是成型钢筋骨架与包裹钢筋骨架两侧或四周的混凝土膜壳组成的中间为空腔结构的预制构件，包括叠合剪力墙、叠合柱，见图5。SPCS构件重量约为普通构件的50%，在实际工程中可以实现8 m长墙体的一次性生产，减少运输以及吊装安装工作及现场拼缝，提高施工效率。

SPCS叠合剪力墙在安装时，纵筋在空腔内采用搭接连接形式，见下图。

SPCS结构体系较灌浆套筒剪力墙体系的安装精度要求低、速度快。完成安装后在空腔内部浇筑混凝土即可形成完整、连续的整体结构。

SPCS结构体系经过大量的理论分析、试验研究及工程实践，证明安全可靠，具有广泛的应用前景。同时，T/CECS 579—2019《装配整体式钢筋焊接网叠合混凝土结构技术规程》和T/CECS 832—2021《装配整体式叠合混凝土结构地下工程防水技术规程》为该体系的应用提供了有力支撑。目前，昌平区创新基地安置房项目、三一北京制造中心食堂项目、金茂顺义北小营顺义国际社区项目等多个项目成功应用了该结构体系。

2.5.EVE 装配式空心板叠合剪力墙结构体系

EVE装配式空心剪力墙结构体系（以下简称EVE结构体系）是珠峰科技公司研发的一款专利产品，该体系的竖向钢筋、水平分布钢筋均采用搭接连接，通过墙板空心孔后浇混凝土共同构成装配整体式剪力墙结构，可应用于住宅、公共建筑中。EVE装配式空心剪力墙结构体系常见的构件包括预制非边缘空心墙板、“一”字形预制边缘空心墙板。其中，EVE预制非边缘空心墙板和“一”字形预制边缘空心墙板见下图。

L形、T形预制边缘构件空心墙板、预制混凝土梁模壳、预制空心窗下墙板，其主要特点竖向构件为标准化、模数化的小板构件，可实现脱订单式生产，设计时依据“少规格多组合”对建筑主体进行组合拼装，可为装配式建筑体系提供新的解决思路。

EVE结构体系中的非边缘构件纵筋连接时，需在空心墙板竖孔内逐根插入U形或直钢筋进行连接，见下图9。

EVE结构体系中的边缘构件纵筋连接时，下层空心墙板的纵筋深入上层空心墙板竖孔内进行搭接连接，见下图。

水平构件通过环形钢筋搭接连接，连接完毕后预制空心墙板的椭圆孔内浇筑混凝土，形成完整、连续的整体。

EVE结构体系在2017年进行了结构抗震试验，抗震试验结果满足结构设计规程的规定和建筑结构设计的相关规范要求，整体性能“等同现浇”。相关标准T/CECS 915—2021《装配式空心板叠合剪力墙结构技术规程》已正式实施。目前，该结构体系已在中海石景山首钢园项目、丰台长辛店限价房、亿本朝阳区安置房等多个项目成功应用。

2.6.EMC系列装配式混凝土结构体系

EMC系列装配式混凝土结构体系是由中国建筑标准设计研究院自主研发的专利产品，该结构体系首次创新性地提出了“非等同现浇构造”理论。主要包括EMC预制空心叠合剪力墙结构、EMC全预制剪力墙结构、EMC双面叠合剪力墙结构、EMC预制空心叠合柱。本文重点阐述EMC预制空心叠合剪力墙结构、EMC预制空心叠合柱两种。

EMC预制空心叠合剪力墙主要构件为预制空心墙板，见下图。

其构造为预制墙板内部采用上下贯通的金属波纹管成孔，纵筋采用大直径钢筋在波纹管内贯穿，上下层机械连接，管内浇筑混凝土形成叠合剪力墙。EMC预制空心叠合剪力墙优势明显，构件加工模具标准化高、内部无需抽芯加工成本低、效率高；构件安装精度要求低，钢筋连接容错率高，管道混凝土易振捣密实，质量可控。

EMC预制空心叠合柱内部采用上下贯通的金属波纹管成孔，纵筋无外伸，见下图。

连接时，在金属波纹管布置少数大直径贯通钢筋，上下层钢筋采用机械连接，通过“非等同现浇构造”实现“等同现浇性能”，有效解决了行业装配式混凝土框架结构节点处钢筋碰撞的问题，降低安装难度，提升施工效率；空孔减轻构件重量，降低吊重。

EMC系列装配式混凝土结构技术体系拥有10余项发明专利，完成剪力墙抗震性能试验、边缘构件轴压性能试验30余项，通过行业内知名专家评审论证，相关标准T/CECS 1336—2023《装配式叠合混凝士结构技术规程》将于2023年9月1日起施行。目前，该体系已在金地通州区宋庄镇项目、青云店安置房项目、中建玖合府项目等项目成功应用。

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