裝配式建筑設(shè)計注意點分析

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關(guān)鍵詞：裝配式建筑；預(yù)制梁柱；預(yù)制剪力墻；預(yù)制樓梯；疊合樓板；預(yù)制外圍護(hù)隔墻；拆分

1結(jié)構(gòu)體系

裝配式建筑的結(jié)構(gòu)類型有裝配整體式框架結(jié)構(gòu)、裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)等。根據(jù)國內(nèi)外多年的研究成果，裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用了可靠的節(jié)點連接方式和合理的構(gòu)造措施后，裝配整體式框架的結(jié)構(gòu)性能可以等同現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)。裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻體之間的接縫數(shù)量多且構(gòu)造復(fù)雜，接縫的構(gòu)造措施及施工質(zhì)量對結(jié)構(gòu)整體的抗震性能影響較大，使裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能很難完全等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，且國內(nèi)外對裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的研究相對較少，故《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度比現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)做了適當(dāng)降低，抗震等級要求也適當(dāng)提高。當(dāng)結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件全部為現(xiàn)澆，且樓蓋采用疊合梁板時，房屋的最大適用高度和抗震等級可同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，對于框架與剪力墻均采用裝配式的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)目前缺少較充分的的研究結(jié)果，故建議剪力墻采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2預(yù)制梁柱的拆分與設(shè)計

預(yù)制梁柱拆分時應(yīng)盡量統(tǒng)一梁、柱的截面尺寸，并盡量減少次梁的數(shù)量。預(yù)制構(gòu)件拆分時還應(yīng)考慮塔吊的吊裝能力，避免少數(shù)構(gòu)件特別重而增加塔吊費用。由于預(yù)制的特殊性，模具成本占預(yù)制構(gòu)件總成本的比例相對較高，故采用規(guī)整的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、規(guī)格較少的預(yù)制構(gòu)件能大幅節(jié)約模具成本。預(yù)制柱設(shè)計時，應(yīng)盡量采用大直徑鋼筋，減少鋼筋根數(shù)的配筋方式。此方式可減少鋼筋連接根數(shù)，且方便現(xiàn)場安裝和施工。柱的鋼筋連接方式一般建議采用套筒灌漿連接方式，預(yù)制柱底部應(yīng)設(shè)置鍵槽且建議同時設(shè)置粗糙面，柱頂部應(yīng)設(shè)置粗糙面。預(yù)制梁設(shè)計時，應(yīng)先明確連接節(jié)點，主梁與次梁的連接節(jié)點有主梁處預(yù)留后澆槽口、次梁端設(shè)后澆段底部主筋搭接的連接方式、主次梁擱置式連接等連接方式，一般建議優(yōu)先采用主梁處預(yù)留后澆槽口的連接方式。預(yù)制梁的頂面設(shè)置粗糙面，梁端面應(yīng)設(shè)置鍵槽且建議同時設(shè)置粗糙面。節(jié)點設(shè)計時，特別注意各方向梁鋼筋的避讓，包括梁與梁的鋼筋避讓，梁與柱的鋼筋避讓等，防止后期安裝出現(xiàn)問題。

3預(yù)制剪力墻的拆分與設(shè)計

預(yù)制剪力墻拆分時，可采用調(diào)整后澆段長度的方式，盡量減少預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格，節(jié)約模具費用。邊緣構(gòu)件建議采用現(xiàn)澆的方式，邊緣構(gòu)件為重要的受力部位，從現(xiàn)階段看，現(xiàn)澆連接更為可靠，且邊緣構(gòu)件往往有梁擱置，采用現(xiàn)澆連接方式更簡單合理。預(yù)制剪力墻寬度不宜太寬，一般建議不大于4m，一是考慮塔吊的吊重能力，二是剪力墻太寬豎向連接鋼筋較多，現(xiàn)場校準(zhǔn)出筋的難度加大，容易出現(xiàn)局部出筋不準(zhǔn)，使預(yù)制墻板安裝不上的問題。預(yù)制剪力墻設(shè)計時，水平鋼筋的間距應(yīng)根據(jù)不同連接方式滿足《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中》的鋼筋間距要求。水平鋼筋采用與后澆混凝土鋼筋搭接的連接方式。豎向鋼筋一般采用大直徑鋼筋，同側(cè)鋼筋的間距不大于600mm,兩側(cè)鋼筋梅花狀布置。中部增設(shè)直徑6的分布鋼筋。豎向鋼筋連接方式一般建議采用套筒灌漿連接方式。預(yù)制剪力墻的頂部和底部應(yīng)設(shè)置粗糙面，側(cè)面一般建議設(shè)置鍵槽，也可設(shè)置粗糙面。

4預(yù)制樓板的拆分與設(shè)計

預(yù)制樓板拆分時應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化，可通過調(diào)節(jié)后澆帶寬度的方式盡量減少預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格。預(yù)制樓板拆分時還應(yīng)注意生產(chǎn)和運輸?shù)淖畲髮挾?，生產(chǎn)流水線模臺寬度為3.5m，最大運輸寬度各地要求也不盡相同，一般最大寬度應(yīng)控制在3.1m內(nèi)（包括出筋的長度）。此外還應(yīng)考慮模臺的利用率，考慮模臺的尺寸，合理的設(shè)計樓板尺寸，使生產(chǎn)效率提高。疊合板厚度一般情況可采用60mm，當(dāng)樓板長度較長時（如超過6m）可加大預(yù)制板的厚度。后澆混凝土疊合層厚度考慮機電走管等，一般不小于70mm,如管線較少的話可采用60mm，管線密集區(qū)域還應(yīng)根據(jù)實際情況加大現(xiàn)澆層厚度。連廊等結(jié)構(gòu)薄弱部位宜采用現(xiàn)澆樓板，如確實需要采用疊合樓板，應(yīng)適當(dāng)加厚現(xiàn)澆層的厚度?？紤]到連廊在水平力作用下會受到較大的拉力，則應(yīng)在鋼筋搭接處等薄弱位置附加鋼筋，確保連廊疊合樓板的的抗拉能力不小于現(xiàn)澆時的樓板的抗拉能力。衛(wèi)生間、屋面等防水要求較高的區(qū)域宜采用現(xiàn)澆樓板，如必需采用疊合樓板，則應(yīng)加大現(xiàn)澆樓板的厚度。預(yù)制板設(shè)計時，鋼筋規(guī)格不宜過多，鋼筋間距考慮模具的通用性建議采用150和200的鋼筋間距。預(yù)制板間的鋼筋連接采用鋼筋搭接的方式，為了減少搭接長度，一般采用端部帶135彎鉤的出筋方式。樓板支座鋼筋一般出筋到支座的中部，應(yīng)特別注意特殊情況的預(yù)制板出筋錨固，如與核心筒抗震墻連接的樓板，底板鋼筋也要滿足抗震要求的錨固長度，此時應(yīng)加大出筋長度。預(yù)制板的頂面及側(cè)面均應(yīng)設(shè)置粗糙面。

5預(yù)制樓梯的拆分和設(shè)計

預(yù)制樓梯拆分時，應(yīng)注意同規(guī)格的預(yù)制樓梯的數(shù)量，由于預(yù)制樓梯模具費用很高，單同規(guī)格的預(yù)制樓梯數(shù)量較少時，樓梯宜采用現(xiàn)澆樓梯。當(dāng)有多個單元時，樓梯盡量設(shè)計成平移關(guān)系，不要設(shè)計成鏡像關(guān)系，以節(jié)約樓梯模具費用。預(yù)制樓梯設(shè)計時，支座一端采用固定鉸支座，一端采用滑動鉸支座。預(yù)制剪刀樓梯如采用板式樓梯，單個構(gòu)件會比較重，一般會超過5t，考慮到塔吊的吊重能力和現(xiàn)場施工的方便程度，建議優(yōu)先采用梁式樓梯，如需進(jìn)一步控制樓梯重量，可采用梁式輕型樓梯，樓梯重量可控制在2.8t以內(nèi)，可以滿足普通塔吊的吊重要求。如預(yù)制樓梯處有剪力墻時，應(yīng)注意預(yù)制樓梯不能作為剪力墻面外的支撐點，需單獨復(fù)核剪力墻的平面外穩(wěn)定性。

6預(yù)制外圍護(hù)墻體的設(shè)計

預(yù)制外圍護(hù)墻體一般可采用PC填充墻、輕質(zhì)條板、ALC組合大板等。PC填充墻為目前預(yù)制外圍護(hù)墻最常見的做法，底部采用螺紋盲孔連接方式與主體連接，頂部采用預(yù)留鋼筋，側(cè)面采用預(yù)留接駁螺栓的方式與主體連接。此連接方式對主體結(jié)構(gòu)剛度影響較大，且計算時無法準(zhǔn)確考慮此影響，對結(jié)構(gòu)有一定的安全隱患，此外PC填充墻的造價比較高。優(yōu)勢是PC隔墻防水性能較好。輕質(zhì)條板，目前常用的為ALC條板，可以在主體結(jié)構(gòu)完成后安裝。常規(guī)采用鉤頭螺栓法或滑動S板法與主體結(jié)構(gòu)連接。優(yōu)勢是安裝方便、造價低。缺點是防水性能較差，一般僅用于防水要求不高的區(qū)域。ALC組合大板是要求在工廠里由條板拼接成滿足設(shè)計要求尺寸且施加預(yù)應(yīng)力的整板，ALC大板條板平接縫方向需滿足設(shè)計正常使用、運輸?shù)跹b的抗裂要求。ALC大板與主體同步施工，底部采用坐漿加預(yù)埋件的方式與主體連接，頂面和側(cè)面采用預(yù)留接駁螺栓的方式與主體連接。由于和主體同步施工，且有連接件相連，故防水性較好。ALC組裝大板的優(yōu)勢是本身為輕質(zhì)、自保溫墻體，對主體結(jié)構(gòu)剛度影響較小,且造價大幅低于PC隔墻板［1］。

7結(jié)束語

設(shè)計人員在裝配式建筑設(shè)計時需要考慮的因素比較多，比如合理的確定結(jié)構(gòu)形式和抗震等級、合理的選擇預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點、合理的拆分預(yù)制構(gòu)件、合理的選擇預(yù)制構(gòu)件類型和材料、合理的進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件設(shè)計等。是否合理的設(shè)計對工程造價、生產(chǎn)及安裝效率甚至結(jié)構(gòu)的安全性均有較大影響，廣大設(shè)計人員在進(jìn)行裝配式設(shè)計時，應(yīng)充分考慮所有因素，使設(shè)計經(jīng)濟(jì)、安全、合理。

參考文獻(xiàn)

［1］建設(shè)部.JGJ1-2014裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

作者：吳曉 單位：浙江綠建建筑設(shè)計有限公司