合肥某裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

吳 楊 （安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目位于安徽合肥市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)青龍?zhí)堵?，為合肥市住宅產(chǎn)業(yè)化研發(fā)及生產(chǎn)基地，總用地面積約9.33萬(wàn)m2，建筑容積率0.83，建筑密度64.7%，綠地率6.3%。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括宿舍樓、試驗(yàn)測(cè)試廠房、倉(cāng)庫(kù)、鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間及配套設(shè)施，總建筑面積約7.93萬(wàn)m2。其中，宿舍樓（圖1）和試驗(yàn)測(cè)試廠房（圖2）采用裝配式技術(shù)建造，為安徽省裝配式建筑示范項(xiàng)目。宿舍樓主要功能為宿舍，地上5層，地下1層，建筑總高度18.500m，試驗(yàn)測(cè)試廠房主要功能為試驗(yàn)基地和研發(fā)，地上2層，地下1層，建筑總高度9.800m。項(xiàng)目要求在最大程度滿足使用功能的前提下，竭力體現(xiàn)出建筑產(chǎn)業(yè)化獨(dú)有的特色，能夠?qū)崿F(xiàn)快速拼裝，并具有較大的研發(fā)價(jià)值。

建筑的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，基本風(fēng)壓為0.35kN/m2，地面粗糙類別為B類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類場(chǎng)地，特征周期Tg=0.35s。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比和討論，宿舍樓采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)測(cè)試廠房采用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，在宿舍樓中嘗試采用夾心保溫組合式外墻板、預(yù)制內(nèi)墻板、全預(yù)制板、整體式衛(wèi)生間、剪力墻豎向鋼筋單排套筒連接、剪力墻水平鋼筋錨環(huán)灌漿連接等新技術(shù)和新的節(jié)點(diǎn)連接方式，在試驗(yàn)測(cè)試廠房中嘗試采用全預(yù)制柱、預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板、預(yù)制混凝土外掛墻板等新技術(shù)。

2.1 宿舍樓裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)澆、預(yù)制范圍：地下室及地下室頂板采用現(xiàn)澆，其余全部采用裝配式。

樓板：樓層板及陽(yáng)臺(tái)板均采用全預(yù)制板，屋面板采用鋼筋桁架混凝土疊合板。樓層全預(yù)制板按單向板設(shè)計(jì)，板厚150mm，板端預(yù)留后澆帶，用于鋼筋連接；屋面板板厚160mm，按照雙向板設(shè)計(jì)，疊合板預(yù)制底板厚度60mm，現(xiàn)澆層厚度100mm，接縫采用300mm寬后澆帶連接。

圖1 宿舍樓立面圖

圖2 試驗(yàn)測(cè)試廠房立面圖

剪力墻：地面以上剪力墻全部采用預(yù)制墻，轉(zhuǎn)角處及梁墻連接處預(yù)留后澆段，墻厚180mm，外承重墻為鋼筋混凝土夾心保溫外墻板，為180mm承重墻+40mm保溫+60mm外葉板組合式墻板，內(nèi)承重墻為全預(yù)制墻。

梁：圍護(hù)結(jié)構(gòu)連梁與剪力墻一并預(yù)制，其余梁均采用疊合梁。

其他部位：衛(wèi)生間采用整體式衛(wèi)生間，空調(diào)板采用整體式盒子，樓梯采用全預(yù)制板式樓梯。

剪力墻水平鋼筋連接：主要采用節(jié)點(diǎn)區(qū)后澆混凝土的連接方式，選取部分區(qū)域剪力墻采用水平鋼筋錨環(huán)灌漿連接。

剪力墻豎向鋼筋連接：主要采用雙排鋼筋套筒灌漿連接，選取部分軸壓比較小部位（軸壓比0.25以下），采用單排鋼筋套筒灌漿連接。

非承重內(nèi)墻：全部采用輕質(zhì)混凝土整體隔墻板，容重約15kN/m3，抗壓強(qiáng)度約15MPa，采用管線集成，一體化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝。

2.2 試驗(yàn)測(cè)試廠房裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)澆、預(yù)制范圍：地下室及地下室頂板采用現(xiàn)澆，其余全部采用裝配式。

樓板：衛(wèi)生間采用現(xiàn)澆板，標(biāo)準(zhǔn)柱跨內(nèi)樓層板采用標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板。

框架柱：采用全預(yù)制柱，豎向鋼筋采用鋼筋套筒灌漿連接，柱底設(shè)置鍵槽，柱頂設(shè)置粗糙面。

梁：框架梁現(xiàn)澆，次梁預(yù)制，次梁與主梁采用鋼企口形式的鉸接連接，施工方便簡(jiǎn)單，速度快。

非承重外墻：采用預(yù)制混凝土外掛墻板，板厚160mm。

3 關(guān)鍵技術(shù)及連接節(jié)點(diǎn)

3.1 全預(yù)制板

圖3 宿舍樓標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖

圖4 后澆帶混凝土板帶端部節(jié)點(diǎn)大樣

圖5 后澆帶混凝土板帶中間節(jié)點(diǎn)大樣

預(yù)制樓板的做法通常有2種，一種為桁架鋼筋混凝土疊合板，即樓板由預(yù)制底板和后澆混凝土組成，預(yù)制底板厚度為60mm，后澆混凝土厚度不小于60mm；另一種為全預(yù)制板，如全預(yù)制混凝土板、空心樓板、預(yù)應(yīng)力空心板等?？紤]到宿舍樓層數(shù)相對(duì)偏多，為五層，若采用全預(yù)制板，其整體性較差，且板端及側(cè)向板縫均需采取各項(xiàng)加強(qiáng)措施，保證其整體剛度，構(gòu)造較為復(fù)雜，預(yù)制構(gòu)件制作難度大；若采用疊合板，現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土量較大，施工速度慢，難以體現(xiàn)出裝配式的優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)反復(fù)討論和研究，最終采用梁板交接處節(jié)點(diǎn)區(qū)后澆混凝土板帶的做法，將全預(yù)制板設(shè)計(jì)為“凸”字形，在全預(yù)制板端部預(yù)留一定寬度的后澆混凝土帶，并預(yù)留足夠長(zhǎng)度的上部鋼筋，板塊之間在梁板交接處后澆區(qū)內(nèi)通過(guò)鋼筋搭接連接。這樣，既能保證全預(yù)制樓板在平面內(nèi)形成整體，保證其整體剛度，又能大量減少現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土量，提高效率，加快施工速度。全預(yù)制板與梁、墻連接處后澆帶混凝土板帶節(jié)點(diǎn)大樣詳見(jiàn)圖4和圖5所示。

3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板

預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板是板、梁結(jié)合的預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件，由寬大的面板和2根窄而高的肋組成，主要適用于大跨度工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、車庫(kù)及餐廳的樓面或者屋面。雙T板具有良好的力學(xué)性能，明確的傳力層次，簡(jiǎn)潔的幾何形狀，是一種可制成大跨度、大覆蓋面積和比較經(jīng)濟(jì)的承載構(gòu)件。采用大跨度雙T板能夠提升各種房屋空間的綜合利用率，具有較高的性價(jià)比，且安裝方便，施工速度快。

試驗(yàn)測(cè)試廠房水平向柱跨為8m，豎向柱跨為9m，柱網(wǎng)尺寸標(biāo)準(zhǔn)，采用預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板，構(gòu)件種類少，重量輕，施工簡(jiǎn)單方便且施工速度快。選取的雙T板板寬1.905m，板長(zhǎng)8.780m，肋梁高度450mm，肋寬120mm，板端放置于梁外伸的牛腿上，采用預(yù)埋件與牛腿連接。牛腿寬度250mm，高度300mm，牛腿上預(yù)埋鋼板，與雙T板肋梁底部預(yù)埋的鋼板焊接連接（圖6）。雙T板安裝后，在板頂設(shè)置50mm厚現(xiàn)澆混凝土，現(xiàn)澆混凝土內(nèi)配置直徑5mm，間距200mm的冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)。

圖6 預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板支座連接節(jié)點(diǎn)

3.3 非承重混凝土外掛墻板

圖7 外掛墻板底部連接節(jié)點(diǎn)

圖8 外掛墻板頂部連接節(jié)點(diǎn)

非承重混凝土外掛墻板一般有2種形式，一種為預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板，另一種為不帶保溫的混凝土外墻板。預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板是由內(nèi)、外葉混凝土墻板、夾心保溫層和拉結(jié)件組成，外葉墻板的厚度不宜小于60mm，內(nèi)葉墻板通長(zhǎng)采用平板，厚度不宜小于100mm；不帶保溫的混凝土外墻板一般僅為混凝土平板，其厚度不小于100mm，且應(yīng)滿足計(jì)算要求。

外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)之間的連接可采用點(diǎn)支承連接或線支承連接，當(dāng)外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)采用點(diǎn)支承連接時(shí)，面外連接點(diǎn)不應(yīng)少于4個(gè)，豎向承重連接點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)；當(dāng)外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)采用線支承連接時(shí)，一般在墻板頂部與主體結(jié)構(gòu)支承梁之間采用后澆段連接，墻板的底部設(shè)置不少于2個(gè)限位連接件，墻板的側(cè)邊與主體結(jié)構(gòu)不連接或僅設(shè)置柔性連接。試驗(yàn)測(cè)試廠房外墻采用不帶保溫的預(yù)制混凝土外掛墻板，板厚160mm，外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)采用線支承連接，墻板頂?shù)走B接節(jié)點(diǎn)如圖7、圖8所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)某裝配式混凝土建筑的設(shè)計(jì)，介紹了裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配整體式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)介紹了鋼筋混凝土全預(yù)制板、預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板及非承重混凝土外掛墻板等一些新技術(shù)的設(shè)計(jì)方法和節(jié)點(diǎn)大樣，對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有一定的參考和指導(dǎo)作用。