住宅建筑裝配式設(shè)計(jì)研究

舒雨欣

【摘要】本文主要從裝配式建筑發(fā)展背景、必要性、設(shè)計(jì)目標(biāo)及現(xiàn)行裝配式建筑技術(shù)體系等方面闡述了裝配式建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，并選取住宅建筑中常用的疊合樓蓋現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、拆分設(shè)計(jì)、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及裝配率計(jì)算等方面詳細(xì)介紹該體系的裝配式設(shè)計(jì)全過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】住宅建筑;裝配式;疊合樓蓋

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.045

1、裝配式建筑發(fā)展背景

2017，政府頒布《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》提出“推廣智能和裝配式建筑。相關(guān)部門不斷提出裝配式建筑占比新建筑目標(biāo)。爭(zhēng)取用兩個(gè)五年規(guī)劃，使裝配式建筑至少達(dá)到新建建筑面積30%以上比值。

2、裝配式建筑的必要性

裝配式建筑有利于節(jié)能環(huán)保，是提高綠色建設(shè)有力措施。裝配式建筑工程實(shí)施過(guò)程中大幅減少木質(zhì)模板、保溫材料的使用，可大量選用壽命長(zhǎng)，周期長(zhǎng)的新型保溫材料、減少抹灰水泥砂漿、水資源、電的損耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，減少碳排放和對(duì)聲光污染，可利于改善城市環(huán)境、促進(jìn)建筑綜合質(zhì)量和性能、推進(jìn)南昌市環(huán)境生態(tài)文明建設(shè)。

3、裝配式建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)

3.1設(shè)計(jì)流程精細(xì)化

裝配式建筑設(shè)計(jì)流程應(yīng)當(dāng)更全面、更綜合、更精細(xì);在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，新增了裝配式建筑方案策劃、預(yù)制PC構(gòu)件拆分方案設(shè)計(jì)、預(yù)制PC構(gòu)件工藝深化設(shè)計(jì)、預(yù)制PC構(gòu)件吊裝次序設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)階段，細(xì)化到裝配式建筑建造過(guò)程的每一個(gè)步驟中。

3.2設(shè)計(jì)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化先決條件。通過(guò)設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)PC構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化，可以提高裝配式建筑建造效率，實(shí)現(xiàn)建筑功能性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一;全面優(yōu)化PC構(gòu)件生產(chǎn)的工藝、構(gòu)件運(yùn)輸?shù)牧鞒?、現(xiàn)場(chǎng)吊裝的次序及安裝難易程度，更好的提升質(zhì)量。

3.3設(shè)計(jì)配合一體化

裝配式建筑由于構(gòu)件工業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)裝配，必須向設(shè)計(jì)方延伸，設(shè)計(jì)過(guò)程需與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件工廠、施工方多方緊密配合。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)之初即開始充分考慮到構(gòu)件的拆分以及精細(xì)化設(shè)計(jì)的要求，并協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程與建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通專業(yè)緊密溝通，實(shí)現(xiàn)專業(yè)一體化設(shè)計(jì)。全過(guò)程裝配式建筑設(shè)計(jì)不單單需要滿足建筑方面的功能，也要充分考慮對(duì)工廠化生產(chǎn)和裝配式施工的影響。設(shè)計(jì)過(guò)程關(guān)注建筑物的軸線尺寸統(tǒng)一化與戶型標(biāo)準(zhǔn)化，減少外墻構(gòu)件及樓板構(gòu)件種類，全面提高建造效率。

3.4成本控制精準(zhǔn)化

同樣的裝配預(yù)制率的條件下，不同的設(shè)計(jì)方案會(huì)給工程造價(jià)帶來(lái)較大的變化。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)每一塊PC構(gòu)件從生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工進(jìn)行成本分析，整體考慮PC構(gòu)件對(duì)工程造價(jià)的影響，保證總體造價(jià)控制在可控范圍內(nèi)。

4、現(xiàn)行裝配式建筑技術(shù)體系

目前國(guó)內(nèi)主要裝配式建筑技術(shù)體系有二大類：

4.1疊合樓蓋現(xiàn)澆剪力墻（框架）裝配式體系

此體系最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件均采用現(xiàn)澆，僅部分疊合樓板、隔墻或外掛墻板為裝配式構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)施工難度較低，能確保工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量和不降低抗震能力，主要缺點(diǎn)是建筑整體預(yù)制率不高。

4.2裝配整體式剪力墻（框架）體系

此體系結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件、水平構(gòu)件均有預(yù)制，建筑整體預(yù)制率高，裝配程度高，主要缺點(diǎn)是成本高，施工難度大，對(duì)產(chǎn)業(yè)工人及工廠預(yù)制技術(shù)要求較高。

以下主要對(duì)住宅建筑中常用疊合樓蓋現(xiàn)澆剪力墻裝配式體系進(jìn)行詳細(xì)介紹。

5、疊合樓蓋現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于豎向構(gòu)件及主要框架梁均為現(xiàn)澆，因此，結(jié)構(gòu)體系最大的特點(diǎn)就是整體計(jì)算等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，主要計(jì)算要求如下：

（1）結(jié)構(gòu)周期比，層間位移比需滿足國(guó)家現(xiàn)行《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）規(guī)定的限值基本設(shè)計(jì)原則。

（2）在偶然因素引起的地震作用下，樓層最大水平位移和層間位移與該樓層相應(yīng)平均值之比應(yīng)滿足國(guó)家現(xiàn)行<建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010 規(guī)定的限值要求，當(dāng)計(jì)算的最大水平位移、層間位移值很小時(shí)， 扭轉(zhuǎn)位移比控制可略有放寬。

5.2拆分設(shè)計(jì)

結(jié)合目前上海、北京等地的裝配式設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，30%的預(yù)制率要求下預(yù)制構(gòu)件一般選擇非承重圍護(hù)墻體非砌筑、內(nèi)隔墻非砌筑及預(yù)制疊合樓板等水平構(gòu)件。

預(yù)制構(gòu)件拆分原則如下：

（1）預(yù)制構(gòu)件尺寸盡量按照少規(guī)格、多組合的原則;

（2）考慮運(yùn)輸及吊裝要求，單個(gè)預(yù)制構(gòu)件重量不超過(guò)5噸;

（3）樓梯按單塊斜板預(yù)制，不帶梯梁和休息平臺(tái)。

（4）考慮工廠養(yǎng)護(hù)設(shè)備要求，單塊疊合樓板寬度原則按不大于3200mm 控制。

（5）非承重圍護(hù)墻及內(nèi)隔墻采用輕質(zhì)加氣墻板;

5.3連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

（1）疊合樓板現(xiàn)澆層厚度為70mm 預(yù)制層厚度為60mm，本項(xiàng)目疊合樓板為雙向疊合板。雙向疊合板采用整體式接縫連接構(gòu)造做法詳下圖：

（2）預(yù)制內(nèi)隔墻中，預(yù)制非承重墻厚為200mm，采用ALC（蒸壓加氣混凝土）

（3）預(yù)制非承重外圍護(hù)墻中，墻厚為200mm，采用ALC（蒸壓加氣混凝土）板

（4）預(yù)制樓梯高端支承為固定鉸支座，低端支承為滑動(dòng)鉸支座.

裝配率計(jì)算

裝配率計(jì)算方法按《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51129-2017執(zhí)行，規(guī)范中關(guān)于裝配率的計(jì)算公式如下：裝配率應(yīng)根據(jù)表中評(píng)價(jià)項(xiàng)分值按下式計(jì)算;

式中;P--裝配率，Q1--主體結(jié)構(gòu)指標(biāo)實(shí)際分值，Q2--圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻指標(biāo)實(shí)際得分值，Q3--裝修和設(shè)備管線指標(biāo)實(shí)際得分值

根據(jù)要求，當(dāng)預(yù)制疊合板。陽(yáng)臺(tái)、樓梯、空調(diào)板的比例大于80%，非承重圍護(hù)墻非砌筑的比例大于80%，內(nèi)隔墻非砌筑的比例大于50%時(shí)，即可滿足裝配率不小于30%的要求。當(dāng)建筑隊(duì)裝配率有更高要求時(shí)，可根據(jù)上表增加相應(yīng)的裝配項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]陳建偉，蘇幼坡.預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)[J].世界地震工程，2013