装配复合模壳体系混凝土剪力墙在装配式建筑中的应用研究

王利军 （中交建筑集团有限公司，北京 100007）

近年来，在国家一系列政策的鼓励和支持下，我国装配式建筑迅速发展，装配式建筑在房屋建筑工程中占比逐年增加。装配式建筑采用大量的混凝土预制构件，如预制楼梯、预制叠合板、预制剪力墙等，通过在施工现场采用“搭积木”的方式将建筑物建成，使得现场施工工人数量大大减少，在一定程度上缓解了“用工荒”的压力，具有良好的经济效益和社会效益。然而，传统的灌浆体系装配式剪力墙在不断发展中暴露了一些弊端，如施工工序过多、安装速度较慢、构件自重较大、套筒浆液饱满度难以检测等问题。装配复合模壳体系混凝土剪力墙利用自身施工工序简便、结构力学性能良好等特点，较好地解决了传统灌浆体系所暴露出来的问题。

本文依托海南省琼海市博鳌乐城先行区保障性租赁住房项目进行分析，该项目用地面积47463.7m2，新建总建筑面积78812.6m2，包含24栋单体住宅楼，地上7层、地下1 层。该保障性租赁住房项目采用装配式建筑，主体结构为剪力墙结构，装配式设计类型主要有装配复合模壳体系混凝土剪力墙、叠合楼板；项目所有楼栋2～7层主体结构竖向剪力墙采用装配复合模壳体系混凝土剪力墙和现浇混凝土剪力墙相结合的方式，模壳剪力墙应用占比约22%。本文结合博鳌乐城先行区保障性租赁住房项目对装配式复合模壳体系混凝土剪力墙施工关键技术进行探讨和研究，首先介绍了该结构体系的基本原理和特点，然后逐项分析了施工过程中的关键技术，包括构件进场验收、墙体安装、调试就位、缝隙封堵等关键技术。通过对相关文献的调研和实际案例的分析，总结了影响装配式复合模壳体系混凝土剪力墙施工的控制要点；最后，对装配复合模壳体系混凝土剪力墙的优势进行总结，并分析了其在房屋建筑领域的发展趋势。

1 装配复合模壳体系混凝土剪力墙基本原理和特点

装配复合模壳体系混凝土剪力墙包括组合壳构件以及组合壳构件组装到位后填充至组合壳构件内的现浇混凝土，其中，组合壳构件包括内部呈空腔的模壳、固定在模壳内部的钢筋骨架以及均匀设置在模壳内的对拉杆件，两侧模壳是水泥基薄板预制而成，用于承受混凝土侧向压力，对拉杆件的两端分别埋设在两侧模壳内，是用于固定钢筋骨架并承受混凝土浇筑侧向压力的杆件，相邻组合壳构件之间在平面上为密拼连接，组合壳构件的钢筋骨架与现浇混凝土剪力墙结构的钢筋布设方式相同，相邻组合壳构件间的钢筋采用搭接连接。

装配式复合模壳体系是指在预制构件制作过程中，将混凝土模壳作为主要的制作材料，将预制构件加工成模板，利用两侧水泥基薄板模壳作为支撑，从而形成强度、刚度和稳定性良好的混凝土结构构件。复合模壳体系包括模板和混凝土两部分，其中，模板为水泥基预制薄板，主要是为了满足工程施工的基本要求，保证混凝土浇筑顺利进行；而混凝土则是为了确保其施工质量和效果，提高混凝土剪力墙的整体稳定性和承载能力。

装配复合模壳体系混凝土剪力墙较传统灌浆体系装配式混凝土剪力墙具有以下特点：①装配复合模壳体系混凝土剪力墙结构中相邻组合壳构件的钢筋连接方式与现浇混凝土剪力墙一致，力学性能较好；②装配复合模壳体系混凝土剪力墙内腔混凝土实际上是在施工现场整体现浇的，相对于传统灌浆体系预制剪力墙而言，对建筑物的结构整体性能更有保证；③采用复合模壳体系混凝土剪力墙，不但降低了材料成本，设备成本、制作成本、运输成本及储存成本也大幅降低；④模壳墙体预制构件起吊安装就位后，无须在现场再进行墙体的模板安装、钢筋绑扎工序，而且模壳墙体预制构件质量较轻，过程运输、临时存放和起吊安装都较为方便；⑤吊装工序简便，预埋件少，墙身竖向分布钢筋采用传统的搭接而不是套筒灌浆连接，建造成本大幅降低；⑥装配复合模壳体系混凝土剪力墙综合考虑了各专业的协同，系统性、集成性高，有助于实现全专业、全过程的信息化管理。

2 装配复合模壳体系混凝土剪力墙施工关键技术分析

2.1 模壳墙体进场验收及施工准备

（1）项目在进行施工现场总平面布置时，需要提前规划预制构件进场验收场地、临时堆放场地，在施工现场内划出预制构件临时堆放的范围、区域，并按相关要求设置警示牌、警示标志，对施工区域进行规范管理。构件堆放区域应在塔吊作业半径范围内，避免出现预制构件在场内进行二次倒运的情况；同时，预制构件临时堆放时，应注意堆放层数最多不能超过6 层，以防止对预制构件造成损坏。

（2）预制墙体构件运送至现场时，需要委派专人检查供货物清单、出厂合格证或质量证明文件，仔细核对构件规格、型号和数量；验收时，应根据设计文件要求对进场的模壳墙体规格、型号、数量、质量以及预埋件数量、位置、尺寸、预留洞口位置、尺寸等进行验收；提前通知现场技术人员、监理工程师对构件进行检查，并检查构件外观是否有明显裂缝；预制构件堆上货架前，需检查垫块和临时固定措施是否到位，根据安装前后顺序，明确预制构件堆放排序。

（3）组织现场技术人员对墙体表面线、安装左右控制线和标高控制线进行现场验收校核，利用标高控制线复核在准备安装模壳剪力墙部位的结构表面是否有凹凸现象，设计在预制墙体下端只有20mm平整度偏差的间隙；墙体底部预留钢筋必须确保垂直，且不得碰撞模壳墙体内侧面，如出现问题必须跟踪确认整改落实到位才能进行预制构件的安装。

2.2 模壳墙体安装

（1）在模壳墙体安装之前，需将所有预埋件埋设准确，并将底部结合面清理干净；采取施工保障措施，并做出标志，不得出现污染和破损。

（2）模壳墙体进场后，需根据施工方案确定的施工顺序在构件上标出吊装顺序号，所标注的吊装序号应与设计图纸序号保持一致。在模壳墙体安装之前，必须按照施工方案规定的吊装流程对构件编号进行核对。

（3）由于模壳剪力墙比较轻薄、易碎、易开裂，在吊装时应根据预制构件的形状、尺寸、大小及重量选择合适的吊具，单个模壳墙体应设置2 个吊点，吊点位置应设置在模壳顶端内侧往下400mm 位置，且吊点位置离模壳墙体两侧边缘的距离不得小于300mm；预制构件起吊时需用卸扣将钢丝绳与模壳墙体表面预留的吊环进行有效连接，构件起吊至距离地面高度500mm时，停机检查起重机械的稳定性、制动装置的可靠性和构件绑扎的牢固性等，检查两侧水泥基薄板模壳外观质量及吊环连接稳固后方可继续起吊。

（4）预制构件现场吊装采用人工配合塔吊的方式进行安装，已起吊的预制构件不得长时间停在空中，预制构件吊装时应遵循“慢起、稳升、缓放”的基本原则。构件吊装时，吊钩应缓慢升降，不得急起急落，构件起吊至距离作业面上方600mm 左右时，现场施工人员用两根溜绳将预制构件拉住，使模壳墙体缓慢下降，待就位后用可调长、短斜撑杆对构件进行微调，借助经纬仪、线坠等测量工具进行配合，确保模壳墙体定位准确后再进行固定。

（5）采用斜向可调支撑杆对模壳墙体进行临时固定，斜支撑杆一端固定在已施工完成的楼板上，另一端用螺栓将斜向支撑杆安装在模壳剪力墙内侧水泥基薄板的预留螺栓连接件上，斜支撑杆固定孔宜设置在模壳高度的2/3处，且不应小于模壳高度的1/2，斜支撑杆布设间距宜为400mm。

2.3 调试校正

（1）根据已放设的墙体表面线、安装左右控制线和标高控制线，对模壳剪力墙进行调整定位；使用专用垫具和撬棍进行水平位移和标高的调整；模壳墙体的垂直度可采用可调斜向支撑杆进行调整；整个调试校正过程中，应轻翘、轻提、轻移动、轻调整，不得采用大锤敲击等强行调整方式，避免在水泥基薄板模壳墙体两侧边下角300mm内撬动受力。

（2）用螺栓将斜向支撑杆安装在模壳剪力墙内侧水泥基薄板的螺栓连接件上，对模壳墙体进行初调，保证模壳墙体大致竖直；在模壳墙体初调完成后，利用固定可调节斜向支撑杆，对模壳墙体进行临时固定，待长斜向支撑杆固定牢固后，立即安装短斜向支撑杆，以确保后续模壳剪力墙精确校正。

（3）平行于模壳剪力墙方向水平位置校正：通过在已施工完成的楼板面上弹出剪力墙水平控制线对剪力墙位置进行调整校正，若水平位置有偏差，则可利用小型千斤顶在模壳剪力墙两侧面进行微调。

（4）垂直于模壳剪力墙方向水平位置校正：可通过短可调斜向支撑调节杆配合长可调斜向支撑调节杆，对模壳剪力墙水平位置进行微调。

（5）模壳剪力墙垂直度校正措施：待模壳剪力墙水平位置调整校正完成后，利用长可调斜向支撑杆，通过对模壳剪力墙上部水平位移前后调节的方式来调整模壳墙体的垂直度。

2.4 缝隙封堵

每个模壳剪力墙体两端都设有暗柱，需使模壳剪力墙两侧水泥基薄板模壳外表面与暗柱模板外表面平齐，两侧模板平齐之后形成的缝隙需要采取措施进行封堵。现场具体封堵措施为在缝隙的外侧加一根竖肋，然后在竖肋外侧钉入木锲，使得中间缝隙以及水泥基薄板后背被完全顶住，最后再用钉子将木锲固定。

2.5 浇筑模壳内腔混凝土

为提高内腔混凝土表面的附着力，加强混凝土二次浇筑时新旧层之间的粘结力，需对模壳剪力墙空腔内部进行粗糙处理。模壳剪力墙内腔混凝土在浇筑前应对下表面及两侧水泥基薄板表面浇水湿润，浇筑时应分层分段浇筑，分段浇筑长度不得大于3m，内腔混凝土分层浇筑厚度应控制在300mm左右，斜向分层，然后依次斜向浇筑至墙顶标高。

浇筑模壳内腔混凝土时，采用手持式振捣棒进行振捣，振捣棒应快速插入混凝土内部，振捣时间应维持在20s~30s。现场采用插入式振动棒振捣时应快插慢拔，按施工方案确定顺序进行振捣，不得漏振，不得过振，应均匀振捣密实。浇筑内腔混凝土时，应派专人观察模壳剪力墙水泥基薄板、预埋件、拉结件、斜支撑杆等有无移位变形情况，如发现问题应立即组织相关人员进行整改，且应在下层混凝土初凝前全部整改完成，并留存相关影像资料。

内腔混凝土浇筑完毕后应在12h 内浇水并覆盖养护，每日浇水次数应根据天气情况而定，并应使混凝土表面保持湿润状态，养护时间不得少于14d。

3 装配复合模壳体系混凝土剪力墙施工控制要点分析

（1）因装配复合模壳体系混凝土剪力墙下面两个边角特别容易受损，不论是在起吊和安装搁置过程中，都要保证下面两个边角不能受力；安装时严禁构件直接着地，底部应放置衬垫、橡胶软垫或木方；预制构件必须在整体吊离地面后才能进行水平方向移动，移动时严禁采用贴地拖行的方式；起吊钢丝需对构件的水平度进行控制，严禁因未水平而单角着地损伤；预制构件吊装前，必须复核模壳剪力墙安装位置上的平整度，局部板面凹凸部位超过楼面标高20mm 时，需事先凿平，避免损伤构件和影响安装精度。

（2）模壳剪力墙吊装需采用塔吊等大型起重机械垂直起吊，在模壳墙体安装过程中各相关人员应密切配合，吊装过程中严禁非吊装人员进入吊装区域，相关人员必须密切关注构件挂钩之后和起吊绳绷紧的全过程，提醒司机起吊要慢、稳，确保模壳墙体在吊装过程中不左右摇摆、不碰撞边柱钢筋。

（3）进入施工现场的所有模壳剪力墙安装作业人员必须佩戴安全帽、安全带、安全绳等安全防护设施。所有模壳剪力墙吊装人员必须经过项目经理部三级安全教育及相关部门安全生产知识考试合格，并且接受施工安全技术交底。各安装班组人员要相对固定，吊装班组不得随便换人，以便操作工人更加熟练掌握安全技能。吊装人员每次作业前必须对钢丝绳、吊钩、吊环螺丝等有关安全环节的吊具进行检查，确保现场使用的吊具完好无损，不能带病使用和作业；模壳墙体吊离地面后，所有吊装参与人员必须立即全部撤离吊装施工区域。

（4）吊装工人必须充分理解和配合塔吊班组安全操作，严禁野蛮施工。吊装作业时，如遇有6 级及以上大风不得强行要求塔吊班组继续作业，由于模壳剪力墙比较轻薄、板面尺寸面积大，迎风面大，遇有5级大风时就需密切关注和予以控制。

（5）模壳剪力墙吊装就位及临时固定完成后，现场应安排专人对每根斜向支撑杆进行仔细检查，确保模壳墙体支撑稳固。

（6）模壳剪力墙内腔混凝土浇筑应采取分段分层浇筑方式，斜向依次浇筑至墙顶标高。模壳剪力墙新浇内腔混凝土与下层旧混凝土的结合处，应提前在旧混凝土表面均匀浇筑50mm 厚与内腔混凝土成分相同的水泥砂浆。内腔混凝土应分层分段连续浇筑，中途停歇时间不得超过混凝土初凝时间，混凝土分层浇筑厚度应控制在300mm 左右，上下层混凝土接槎处应加强振捣，以确保混凝土内部均匀、密实，混凝土强度符合相关设计要求。

4 结语

装配复合模壳体系混凝土剪力墙结构采用了永久模板技术和钢筋成型安装技术，在工厂将模板和钢筋制作成预制构件，整体运输至施工现场后进行吊装；装配复合模壳体系混凝土剪力墙的钢筋连接方式与现浇混凝土结构一致，无须在现场再进行模壳墙体的模板安装及钢筋绑扎工序，且构件质量轻，吊装、运输、储存方便，模壳内腔混凝土采用全现浇形式，使得装配复合模壳体系混凝土剪力墙同时具有装配式结构和现浇混凝土剪力墙结构的优点。装配复合模壳体系混凝土剪力墙施工具有节能环保、节约成本等优势，将其应用到建筑工程中可有效解决普通现浇混凝土剪力墙施工质量通病，提高装配式混凝土剪力墙的整体质量，节约工程造价，从而促进我国建筑业在新时代背景下的可持续发展。