裝配式建筑中復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的深入分析

屈靈芝（上海研砼建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200062）

1 工程概況

近幾年，裝配式行業(yè)迅速發(fā)展。從建筑設(shè)計(jì)角度來(lái)看，現(xiàn)代住宅趨向工業(yè)化發(fā)展，戶型單元趨于模數(shù)化，住宅樓棟趨于標(biāo)準(zhǔn)化，利于工廠生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工。但當(dāng)建筑類型屬于公建建筑、結(jié)構(gòu)體系又較為復(fù)雜時(shí)，就需要對(duì)建筑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行特殊化處理。上海市某學(xué)生活動(dòng)中心建設(shè)總面積為 21 750 m2，其中，地上建筑面積 15 285 m2，地下建筑面積 6 465 m2。主樓為高層建筑，建筑高度為 40 m，挖深為 7.5 m。裙房中由于有音樂(lè)廳、舞臺(tái)及觀眾廳，所以結(jié)構(gòu)框架布置較為復(fù)雜。建筑需要主樓外圈的柱子為異形柱，梁柱節(jié)點(diǎn)處為 45° 斜交，各層預(yù)制的 45° 結(jié)構(gòu)柱及部分房間均采用清水混凝土效果。

2 各構(gòu)件分析

2.1 柱

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮柱上下層鋼筋用灌漿套筒連接，且各層建筑功能變化較大，導(dǎo)致柱子配筋上下層間基本無(wú)規(guī)律，很多建筑出現(xiàn)上層鋼筋大于下層的情況。因此對(duì)于90% 以上跟預(yù)制相關(guān)的柱子都進(jìn)行了鋼筋代換。代換原則是保證上下層鋼筋最大相差為一級(jí)，下層柱子連接處的配筋不得小于上層柱的原配筋。

（1）對(duì)于如圖 1 所示的 45° 擺放柱，結(jié)構(gòu)柱按矩形設(shè)計(jì)，尖角異形部分用構(gòu)造鋼筋跟矩形部分連接，處理方法如圖 2 所示。

圖 1 結(jié)構(gòu)圖大樣

圖 2 預(yù)制構(gòu)件大樣

（2）裙房部分柱配筋較大，有的柱子有兩排鋼筋。在考慮盡量不影響灌漿的情況下，預(yù)制柱第二排鋼筋放置采用形式如圖 3 所示。

圖 3 預(yù)制柱大樣

（3）部分柱子從 2 層做預(yù)制，部分從 6 層或者 7 層做預(yù)制，需要在首層和預(yù)制層對(duì)應(yīng)的下一層預(yù)留插筋。另外，裙房的預(yù)制柱為矩形柱，主樓的預(yù)制柱為異形柱。所以插筋定位圖分了很多種，如現(xiàn)澆柱接預(yù)制柱插筋定位圖、預(yù)制柱接預(yù)制柱插筋定位圖，其中又根據(jù)樓層細(xì)分。由于裙房的功能復(fù)雜，很多柱子的柱底及柱頂標(biāo)高并不統(tǒng)一，需要對(duì)每根柱子的標(biāo)高進(jìn)行核對(duì)，且在圖紙中標(biāo)明，以確保預(yù)制柱高度準(zhǔn)確。

2.2 梁

很多梁與梁之間也是斜交的關(guān)系。由此涉及錨固的問(wèn)題，要保證最短的鋼筋錨固滿足規(guī)范，預(yù)制梁的底筋長(zhǎng)度各不相同，如圖 4 所示。

圖 4 預(yù)制梁鋼筋大樣

（1）裙樓采光頂部分由于建筑造型的原因，所以梁外形為異形，如圖 5 所示；且梁的跨度較大，如將一整根梁均做成預(yù)制，運(yùn)輸及吊裝都有困難。因此，將此類梁拆成幾段，如圖 6 所示；中間用灌漿套筒連接，如圖 7 所示。

圖 5 異形梁大樣

圖 6 預(yù)制梁平面布置

圖 7 預(yù)制梁節(jié)點(diǎn)連接大樣

同時(shí)控制每段梁的重量不超過(guò)塔吊的最大載重。這種情況，需要精確控制每段梁鋼筋的定位，以免現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，影響梁的整體性。

（2）異形梁。當(dāng)梁寬為 300 mm 時(shí)，造型處的鋼筋錨入主體結(jié)構(gòu)中，位置與箍筋平行。因?yàn)樵煨偷捏w積較大，若錨固不夠牢靠，會(huì)造成安全隱患，因此將梁每邊加寬 40 mm，造型的鋼筋充分錨入主體梁內(nèi)。由于裙房上有后澆帶，所以此處的梁預(yù)制做到后澆帶邊，將鋼筋預(yù)留伸入支座。這樣既能方便工廠生產(chǎn)，也滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，如圖 8 所示。

圖 8 預(yù)制梁局部平面布置

2.3 樓板

因柱跟梁是斜交的關(guān)系，所以很多預(yù)制樓板都是異形的（梯形、平行四邊形）。在這種情況下，盡量使相同外形的構(gòu)件，鋼筋的起始位置及伸出長(zhǎng)度一致，以減少模具的用量。

由于部分預(yù)制樓板板底齊梁底，為避免樓板鋼筋與梁底筋碰撞，所以在預(yù)制樓板內(nèi)將底筋按 1:6 放坡，抬高后錨入梁內(nèi)，如圖9所示。

圖 9 板邊支座連接節(jié)點(diǎn)

對(duì)于有升降板的情況，根據(jù)圖集《16 G101-1混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》，局部升降板為 SJB 構(gòu)造，如圖 10 所示；并將現(xiàn)澆鋼筋和預(yù)制鋼筋進(jìn)行焊接，具體做法如圖 11 所示。

圖 10 局部升降板構(gòu)造做法

圖 11 升降板詳圖

由于裙房的體量較大，預(yù)制板塊數(shù)較多，為方便現(xiàn)場(chǎng)吊裝，將 2、3 層的樓板進(jìn)行分區(qū)，方便管理。

2.4 點(diǎn)位預(yù)埋

部分屋面板也做成預(yù)制。此處有立管的地方需要預(yù)埋剛性防水套管，如套管伸出預(yù)制面過(guò)高，會(huì)造成運(yùn)輸和堆放的困難。最終定的是伸出預(yù)制面 100 mm，現(xiàn)場(chǎng)再電焊連接。

2.5 防雷接地預(yù)埋

本項(xiàng)目利用鋼筋混凝土灌注樁內(nèi)主鋼筋、基礎(chǔ)底板內(nèi)鋼筋、柱內(nèi)主筋及型鋼作接地裝置。電氣接地、安保接地、防雷接地、消防報(bào)警裝置及其他弱電系統(tǒng)接地共享該接地裝置。

（1）在強(qiáng)電及電纜專用垂直豎井內(nèi)設(shè) 1 根 40 mm×4 mm 鍍鋅扁鋼作為強(qiáng)電間等電位接地。

（2）在弱電垂直豎井內(nèi)設(shè) 2 根 40 mm× 4 mm 扁銅作為弱電工作接地主干線，與底板接地系統(tǒng)連通，并與墻體及每層樓板內(nèi)鋼筋絕緣。

（3）1 層及以上各層弱電機(jī)房或弱電間采用 40 mm×4 mm 扁銅與弱電工作接地主干線連通。

（4）電梯軌道接地，在離機(jī)坑底 0.5 m 處預(yù)埋 100 mm× 100 mm× 10 mm 接地鋼板，用 40 mm×4 mm 熱鍍鋅扁鋼兩處與基礎(chǔ)底板主筋焊接連通。

對(duì)于以上電氣專業(yè)的要求是將需要預(yù)埋接地的 2 根柱縱筋用圓鋼焊起來(lái)，再在其中 1 根柱筋上焊接一片 200 mm×200 mm× 10 mm 的扁鋼，跟上下層進(jìn)行連接?；蚴窃谥鶅?nèi)預(yù)埋鋼套管，上面伸入現(xiàn)澆層，下面在預(yù)制柱底部預(yù)留手孔，跟下層進(jìn)行連接。

防雷預(yù)埋時(shí)，為保證上下層連接貫通，在預(yù)埋扁鋼的柱縱筋上涂色環(huán)標(biāo)識(shí)，方便現(xiàn)場(chǎng)施工。為與幕墻主龍骨可靠連接成電氣通路，將外側(cè)柱的防雷預(yù)埋放置在與幕墻緊挨的一側(cè)。

2.6 注意事項(xiàng)

由于本項(xiàng)目梁柱鋼筋代換比較多，在控制土建造價(jià)的情況下，代換時(shí)盡可能地不浪費(fèi)鋼筋。在深化設(shè)計(jì)完成后，將鋼筋增加的量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，約占整個(gè)項(xiàng)目鋼筋的 0.5%。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著裝配式行業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)愈發(fā)成熟，工業(yè)化已不局限于標(biāo)準(zhǔn)、模數(shù)統(tǒng)一的建筑。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的處理也會(huì)日趨完善，既不影響主體結(jié)構(gòu)的受力，也更利于現(xiàn)場(chǎng)施工。相信在行業(yè)的驅(qū)動(dòng)下，裝配式建筑會(huì)更環(huán)保，效率更高，施工周期也會(huì)大幅縮短。