高層住宅裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制率分析討論

林磊 賴丹迪 李熹

(福州市建設(shè)發(fā)展集團(tuán)有限公司 福建福州 350001)

1 概述

建筑產(chǎn)業(yè)化是指整個建筑產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)化，把建筑工業(yè)化向前端的產(chǎn)品開發(fā)、下游的建筑材料、建筑能源甚至建筑產(chǎn)品的銷售延伸，是整個建筑行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈條內(nèi)資源的更優(yōu)化配置，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本[1]。

在此社會背景下，國內(nèi)多個省市都在大力發(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)化，表1列出了主要省市預(yù)制率計算范圍及其優(yōu)缺點，在北京、上海(2015年單體預(yù)制率不低于30%，2016年達(dá)40%)、山東、江蘇、安徽等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，已走在全國前列；福建、海南等也通過出臺相關(guān)管理規(guī)定和激勵政策，提升省內(nèi)建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的應(yīng)用比例；在不遠(yuǎn)的將來，其他省市也會加入發(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)化的體系中來。由表1可知，各地預(yù)制要求與現(xiàn)狀大體相似，具體細(xì)節(jié)各異。

表1 各省市預(yù)制率計算范圍匯總[2]

基于此，本分析討論以福州市某設(shè)計項目為例，探討高層住宅結(jié)構(gòu)體系下采用不同預(yù)制構(gòu)件及其自由組合對建筑單體預(yù)制率的影響，比較不同預(yù)制構(gòu)件配置方案及樓層變化對預(yù)制率的貢獻(xiàn)大小。

2 案例工程概況

福州市要求采用裝配式混凝土建造的項目，2018年底前，預(yù)制率不低于20%，裝配率不低于30%。2019年起，高度60m(含)以下建筑，預(yù)制率不低于30%；高度60m以上建筑，預(yù)制率不低于20%，裝配率不低于50%[3]。預(yù)制率計算方法[4]：

以某項目為例，分析各部位預(yù)制的優(yōu)劣、產(chǎn)業(yè)化率貢獻(xiàn)，給出各檔預(yù)制率的預(yù)制方案。該項目位于晉安區(qū)鼓山鎮(zhèn)東山村，共7棟樓，總用地4.5hm2，實際用地2.71hm2，總建筑面積98 777m2，住宅建筑面積70 771.5m2。建筑設(shè)防類別為丙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度0.10g，設(shè)計地震分組為三組，場地類別為Ⅲ類。50年一遇的基本風(fēng)壓：0.7kN/m2，地面粗糙度：B類。該小區(qū)建筑樓層數(shù)以17層、28層為主，結(jié)構(gòu)體系：17層采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，28層采用剪力墻結(jié)構(gòu)。取該工程兩棟樓1#樓(28層)、3#樓(17層)為例來分析預(yù)制率。

1#樓南立面如圖1所示(1#、3#樓建筑立面風(fēng)格相同，均為三段式古典建筑風(fēng)格)，圖2、圖3分別為1#、3#樓標(biāo)準(zhǔn)層平面圖，1#樓每層3梯6戶，核心筒以外部分呈軸對稱分布，3#樓每層2梯5戶，呈非對稱分布。圖4為1#樓標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件拆分平面圖。圖5為3#樓標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件拆分平面圖。

圖1 1#樓南立面圖

圖2 1#樓標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

圖3 3#樓標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

圖4 1#樓標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件拆分平面圖

圖5 3#樓標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件拆分平面圖

3 高層住宅預(yù)制率影響分析

該工程框架-剪力墻結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制方案，均選用預(yù)制構(gòu)件:疊合梁、疊合板、預(yù)制陽臺、預(yù)制樓梯?，F(xiàn)假定受力構(gòu)件數(shù)量及尺寸均不產(chǎn)生變化，僅變動構(gòu)件配筋率情況下，增減標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)量及預(yù)制構(gòu)件配置方案，分析預(yù)制率的變化情況。

3.1 樓層數(shù)對單體預(yù)制率的影響

3.1.1框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(3#樓)

由表2、圖6可知，總體上預(yù)制率隨著樓層數(shù)的增加而增加。每增加一層，預(yù)制率增量在區(qū)間0.13%～0.24%之間，隨著樓層數(shù)量的加大，預(yù)制率增量減少。

表2 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(3#樓)樓層數(shù)與預(yù)制率對應(yīng)表

圖6 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(3#樓)樓層數(shù)與預(yù)制率對應(yīng)圖

3.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)(1#樓)

由表3、圖7可知，總體上預(yù)制率隨著樓層數(shù)的增加而增加。每增加一層，預(yù)制率增量在區(qū)間0.05%～0.10%之間，隨著樓層數(shù)量的加大，預(yù)制率增量減少。

圖7 剪力墻結(jié)構(gòu)(1#樓)樓層數(shù)與預(yù)制率對應(yīng)圖

3.2 樓層數(shù)和預(yù)制方案對單體預(yù)制率的影響

3.2.1框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(3#樓)

該樓以實際方案為基礎(chǔ)，以單獨增加預(yù)制構(gòu)造柱、預(yù)制外立面線條、預(yù)制內(nèi)墻板(部分預(yù)制，按比例折減后算2%)及它們的自由組合形成不同的預(yù)制方案,組合方式及對應(yīng)數(shù)據(jù)如表4～表5所示。

表3 剪力墻結(jié)構(gòu)(1#樓)樓層數(shù)與預(yù)制率對應(yīng)表

表4 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制(3#樓)構(gòu)件選用表

表5 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(3#樓)預(yù)制率 %

由表5可知，目標(biāo)預(yù)制率若為15%，所有方案均可滿足。若要滿足預(yù)制率20%，可采取下列方案:

D:A加外立面線條、部分內(nèi)墻板預(yù)制(13～18層)；

E:A加構(gòu)造柱預(yù)制(12～18層)；

F:A加構(gòu)造柱、外立面線條預(yù)制(12～18層)；

G:A加構(gòu)造柱、部分內(nèi)墻板預(yù)制(12～18層)；

H:A加構(gòu)造柱、外立面線條、部分內(nèi)墻板預(yù)制(12～18層)。

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，方案A單獨加上預(yù)制內(nèi)墻板(折算增加預(yù)制率2%)或預(yù)制外立面線條，均無法達(dá)到20%預(yù)制率的目標(biāo)，需要與預(yù)制構(gòu)造柱等其他預(yù)制構(gòu)件相結(jié)合才能達(dá)到要求預(yù)制率。方案A加上預(yù)制構(gòu)造柱的組合方案，基本上均可滿足預(yù)制率20%的要求。

3.2.2剪力墻結(jié)構(gòu)(1#樓)

該樓以實際方案為基礎(chǔ)，以單獨增加預(yù)制構(gòu)造柱、預(yù)制外立面線條、預(yù)制內(nèi)墻板(部分預(yù)制，按比例折減后算2%)、預(yù)制剪刀梯隔墻板及它們的自由組合形成不同的預(yù)制方案。組合方式及相應(yīng)預(yù)制率對應(yīng)數(shù)據(jù)如表6～表7所示。

表6 剪力墻結(jié)構(gòu)(1#樓)預(yù)制構(gòu)件選用表

表7 剪力墻結(jié)構(gòu)(1#樓)預(yù)制率 %

由表7可知，目標(biāo)預(yù)制率若為15%，所有方案均可滿足。若目標(biāo)預(yù)制率為20%，則可選的組合方案有：

O:I加構(gòu)造柱預(yù)制(24～28層)；

P:I加外立面線條、部分內(nèi)墻板預(yù)制(23～28層)；

Q:I加構(gòu)造柱、剪刀梯隔墻板預(yù)制(20～28層)；

R:I加外立面線條、剪刀梯隔墻板、部分內(nèi)墻板預(yù)制(19～28層)；

S:I加構(gòu)造柱、外立面線條預(yù)制(19～28層)；

T:I加外立面線條、剪刀梯隔墻板、構(gòu)造柱預(yù)制(19～28層)；

U:I加構(gòu)造柱、部分內(nèi)墻板預(yù)制(19～28層)；

V:I加構(gòu)造柱、剪刀梯隔墻板、部分內(nèi)墻板預(yù)制(19～28層)；

W:I加構(gòu)造柱、外立面線條、部分內(nèi)墻板預(yù)制(19～28層)；

X:I加外立面線條、剪刀梯隔墻板、構(gòu)造柱、部分內(nèi)墻板預(yù)制(19～28層)。

剪力墻結(jié)構(gòu)中，方案I單獨加上預(yù)制內(nèi)墻板(折算增加預(yù)制率2%)、預(yù)制外立面線條、預(yù)制構(gòu)造柱、預(yù)制剪刀梯隔墻板(除24層及以上單獨加預(yù)制構(gòu)造柱的方案)均無法達(dá)到20%預(yù)制率的目標(biāo)，需要與其他預(yù)制構(gòu)件相結(jié)合才能達(dá)到目標(biāo)預(yù)制率。

圖8 樓層數(shù)及預(yù)制方案與預(yù)制率相關(guān)性圖表

4 結(jié)論

根據(jù)上文中表2～表3可知，鋼筋混凝土構(gòu)件數(shù)量及尺寸不變的情況下，樓層數(shù)和預(yù)制率成正比，整體呈對數(shù)增長的趨勢。

根據(jù)上文中表5和表7分析可知，該項目在鋼筋混凝土構(gòu)件數(shù)量及尺寸不變的情況下，不同預(yù)制構(gòu)件對產(chǎn)業(yè)化的貢獻(xiàn)率：預(yù)制構(gòu)造柱>預(yù)制部分內(nèi)墻板(2%)>預(yù)制外立面線條>預(yù)制剪刀梯隔墻板。業(yè)主可根據(jù)自身要求自由組合，以達(dá)到目標(biāo)預(yù)制率。

由圖8可知，通過分析可知15%預(yù)制率易于實現(xiàn)，適合作為一般地區(qū)的參考數(shù)據(jù)，產(chǎn)業(yè)化住宅的起始基準(zhǔn)；20%預(yù)制率在采取多方預(yù)制組合下可以實現(xiàn)，適合在有較好產(chǎn)業(yè)化條件的地區(qū)作為起始基準(zhǔn)；若目標(biāo)預(yù)制率為25%，預(yù)制率在常規(guī)組合下難以實現(xiàn)，須在上述方案的基礎(chǔ)上加入其他預(yù)制構(gòu)件，才能滿足要求。