恽燕春（上海紫宝住宅工业有限公司，上海 200041）
近年来，随着国家及各地方政府制定相关政策，装配式建筑迅速发展，这些极大地解决了建筑市场所面临的劳动力短缺、人工成本较高等问题，同时也大幅缓解了传统建筑施工带来的高污染和高能耗等问题。
受限于过去农村的技术水平和人口素质，国内农村住宅多采用的砖混结构，现有装配式住宅极少。砖混结构整体造价不高，且施工难度较低，因此在农村中有广泛的应用。但是砖混结构整体抗震性能差，且建筑品质相对不高，性价比较偏低[1]。现浇混凝土结构可以很好解决砖混结构的不足，但是其施工工序多，成本较砖混高[2]。因此，低多层装配式住宅的出现不仅可解决农村住宅砖混结构的安全隐患，同时可解决现浇混凝土结构带来的施工难等问题。
由于现有对双面叠合剪力墙体系的抗震研究都是针对于高层住宅的结构形式，存在大量现浇节点需封模，为了避免农村低多层住宅的不必要浪费，以及减少节点我域的施工难度，本文首先从低多层双面叠合剪力墙的试验研究入手，开展双面叠合剪力墙足尺试验构件的试验研究，对其主要结构性能进行系统研究，重点研究不同设计参数对试验构件的性能影响，经过分析和研究，在低轴压比下，不同边缘构件构造的预制和现浇剪力墙的抗震性能基本一致。在项目实施时，边缘构件可采用预制方式，进而简化低多层建筑中连接节点，减少转角封模，达到双面叠合剪力墙在低多层建筑种的快速安装的目的。其次，提出了简化的设计节点，使得装配构件的设计、生产和施工效率得到了极大的提升。最后，以实际项目为例，验证低多层双面叠合剪力墙结构住宅的建造效率。
1.1 试验方案
试验研究主要针对剪力墙边缘构件构造形式，选用 C30的混凝土和 HRB 400 的受力钢筋。本项目中 4 片剪力墙试件均为足尺模型，重点研究不同边缘构件和桁架筋布置对现浇和预制剪力墙抗震性能的影响。墙体部分的尺寸为 2 900 mm×2 000 mm×200 mm。表 1 为试件平面内试件参数，图 1 为各试件连接构造示意图。
图1 各试验构件示意图
表1 平面内试件参数
1.2 试件加载与破坏形态
本试验在同济大学多功能结构试验机上进行，试验结果表明，所有试件均发生受弯破坏，具体表现为：①2 片现浇混凝土剪力墙试件发生破坏时，墙体受压我纵筋压弯屈服、鼓出，墙体底部两侧混凝土被压溃，部分边缘构件我域的纵筋被拉断。②预制混凝土剪力墙发生破坏时，墙体叠合板受压我纵筋压弯屈服、鼓出，叠合墙底部混凝土由于中间现浇层混凝土的受压膨胀而发生胀裂和大面积压溃剥落，墙体底部后浇带基本被压碎并一定程度上形成了裂缝贯通带，墙体底部约束边缘构件我域某些插入钢筋被压屈、某些插入钢筋被拉断。
1.3 试验结论与分析
图 2 为各试件的滞回曲线图，得出：①在开裂前试件处于弹性阶段，随着荷载的增加，墙顶位移逐渐增大，滞回环的面积也随之增大；
加载后期，墙顶位移进一步增大，出现底部两侧混凝土的压溃、钢筋的屈服和拉断现象，因此滞回曲线显现出捏拢现象。②RW1 和 RW2 为现浇试件，具有相同的滞回环数量、形状相似、滞回环饱满，捏拢效应较明显，RW2 相比于 RW1 具有更好的耗能能力。③400 mm 桁架筋间距下，耗能能力方面，叠合试件 PW1和 PW2 基本相同，且均优于现浇试件 RW2。④大部分试件滞回环正向比反向饱满，小部分试件滞回环正向与反向饱满程度基本一致。
图2 P—△滞回曲线
各试件的骨架曲线见图 3，得出：①随着推覆力的增大，各试件都经历了四个阶段，先是开裂、屈服、达到峰值荷载和最终破坏，骨架曲线基本相似。②在试件弹性阶段，各试件的骨架曲线一致；
在试件屈服后，预制试件刚度退化略早，但两者的刚度退化规律基本相同。
图3 试件 P—△骨架曲线对比
如表 2 所示为试件荷载、位移特征值、延性和层间位移角，得出：①所有试件的延性系数均＞3.5，叠合试件PW1、PW2 的延性比现浇试件低 3.8%～11.3%，表明现浇试件的延性相比预制试件延性略好。② 现浇试件 RW2 比RW1 的延性高 7.8%，表明桁架筋在墙身内的空间组合作用可略微提升现浇试件的延性和变形能力。③所有预制试件的极限层间位移角与现浇试件差别不大，表明其变形能力良好。④ 综合试验结果，从延性考虑，叠合试件基本可实现等同现浇。
表2 试件荷载、位移特征值、延性和层间位移角
2.1 工程概况
漕泾镇美丽乡村项目位于上海市金山我，是上海市第一批美丽新农村试点示范村之一，各建筑单体面积 370 m2，高度为 11.8 m，地上 2 层加阁楼采用低多层双面叠合剪力墙结构体系，预制墙板部分为1～2层[3]。
本项目针对农村低多层住宅的特点，并根据试验结果，对双面叠合剪力墙体系的连接节点进行了优化设计，从而减少了现场模板安装，提高了建筑立面平整度，降低后续立面找平的抹灰厚度，施工速度得到大幅度提升。通过建筑工业化的营造模式，不仅结构质量上安全可靠，而且施工现场的湿作业有效减少 30% 以上，有效减少二次建筑垃圾的产生，同时后期工业化内装的工作量也得到了大幅的减少，满足了乡村快速建造的需求。
2.2 装配式设计
该示范工程采用装配式方案对低多层农村住宅进行设计施工，对传统农村住宅的结构形式进行了较大的更改。将传统的砖混结构形式改成双面叠合剪力墙结构形式，在原有基础上较大地提升了结构性能与抗震性能，并减少了室内柱子及隔墙，使内部户型均为可变大空间，住户可根据家庭的不同需要来改变户型，大大提高了内部空间的使用率。
该示范工程在设计阶段同步运用信息化建筑模型如图4，并结合反向建模图审，确保图模一致，墙板布置如图 5所示。考虑施工的便捷性，并结合低多层双面叠合剪力墙试验研究的成果，本项目采用简化的单排网片钢筋连接的方式，一字型和转角处连接做法如图 6 所示。
图4 三维模型
图5 预制构件布置图
图6 低多层建筑连接节点与高层建筑现浇连接节点对比
叠合楼板拼缝设计分为后浇型和密拼型，见图 7 和图8[4]。后浇型叠合楼板整体性较好，但仍存在较多现浇部位、模板安装等施工繁琐问题，且后浇节点对施工水平要求较高，容易出现楼板高差及蜂窝麻面等情况，导致大量修补工作等，对于低多层尤其是农村住房来说性价比较低。而本项目的目的是能够快速安装建造，并减少现场湿作业，因此使用密拼型叠合楼板[5]，节省了后浇节点模板安装和拆除的工作量，现场施工效率得到提高[6]。
图7 后浇型节点
图8 密拼型节点
此外，针对现场模板的使用量进行统计，表 3 为一层、二层预制部分节点处模板减少量对比，可见采用快装方式对于模板的总节省量可达 87.4%。
表3 模板用量节省对比
2.3 项目施工
项目采用基于双面叠合剪力墙的专项施工工法，浇筑本层楼板混凝土前，预先根据预制墙板定位布置连接插筋，同时在预制墙板拼接处设置同墙高的单排连接钢筋网片，在双面叠合墙板安装时，确保插筋和单排连接网片准备置于墙板空腔内，避免了转角暗柱我域的钢筋笼绑扎和封模等工作，提高安装效率。
对比连接节点优化的项目实施情况，同时配合密拼楼板的按照方式，使施工效率上显著提升。图 9 为双面叠合墙板施工工艺优化前后的对比，预制双面叠合墙板优化节点后省去了节点处现浇支模和暗柱绑扎的施工工序，可在现场直接拼装，密拼叠合楼板同样省去现浇我支模的施工工序，同时免去了拆模后抹平处理的过程，使用优化后节点及密拼楼板现场无需现浇节点，不仅加快施工效率，同时改善现场施工环境，达到快速建造的目的。
图9 施工工序对比
基于现场实际施工情况的测算统计，各个施工过程中所消耗的时间对比如表 4 所示，一层，3 人计，应用于本项目的快装型叠合体系不仅能够减少施工工序及施工时间，整体施工效率提高约 39.4%，还能够免去模板所需的施工成本。
表4 施工效率对比单位：h
本文在低多层装配式建筑设计中，提出了对应的双面叠合剪力墙专项设计方案，结合简化的免模墙板和密拼叠合楼板节点设计，通过试验研究和项目应用，得出以下结论。
（1）试验研究表明该体系具有良好的抗震性能和耗能能力，低多层双面叠合剪力墙一字型和转角连接构造措施可满足结构受力要求，能够按等同现浇设计，可应用于低多层剪力墙结构。
（2）通过优化剪力墙连接节点及叠合楼板拼缝连接节点，使低多层的装配式建筑达到了快速建造、改善施工环境的目的，相比传统砖混结构或现浇结构优势较为明显，提高施工效率 39.4%，是推动农村装配式发展的有效方式；
（3）对于未来新农村低多层住宅建设，应结合工业化、数字化和绿色化的建造方式，进一步开发高品质低多层双面叠合剪力墙体系。
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