裝配式建筑設(shè)計(jì)中預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用策略與評(píng)價(jià)

余 蔚

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510000）

1 政策背景及發(fā)展趨勢(shì)

近些年，國(guó)家和地方政府紛紛出臺(tái)有關(guān)裝配式建筑的政策。

國(guó)家方面，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2016〕71號(hào)）明確提出，發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，不僅能節(jié)約資源、減少施工污染、提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，還能促進(jìn)建筑業(yè)的信息化與工業(yè)化，培育新產(chǎn)業(yè)、新動(dòng)能，化解過(guò)剩產(chǎn)能。

另外，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51129—2017）。

各地方政府也頒布了裝配式建筑設(shè)計(jì)管理辦法及審圖要點(diǎn)等相關(guān)政策。廣東省發(fā)布的《廣東省人民政府辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的實(shí)施意見(jiàn)》，到2020年主要地區(qū)裝配式建筑占新建建筑面積比例達(dá)15%以上，其余地區(qū)達(dá)10%；到2025年，主要地區(qū)達(dá)30%以上，其余地區(qū)達(dá)20%。早在10年前，廣東省就響應(yīng)國(guó)家和地方政府的政策，將裝配、綠色、節(jié)能、智能化等作為重點(diǎn)內(nèi)容推進(jìn)，使裝配式建筑面積占新建建筑面積的30%。根據(jù)廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳數(shù)據(jù)顯示，2017—2022年廣東省裝配式建筑的新建面積逐年增長(zhǎng)。

2 項(xiàng)目概況

廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院清遠(yuǎn)校區(qū)二期工程位于廣東省清遠(yuǎn)市省級(jí)職業(yè)技術(shù)教育示范基地內(nèi)，項(xiàng)目位于東環(huán)快速路以東，旅游大道以南，周邊路網(wǎng)發(fā)達(dá)，場(chǎng)址緊臨省道377（職教一路），經(jīng)此省道可到達(dá)清遠(yuǎn)市各區(qū)域，交通運(yùn)輸便利。本項(xiàng)目二期工程用地面積為266 673 m2，總建筑面積為232 919.16 m2，總計(jì)容建筑面積為220 179.41 m2，項(xiàng)目裝配式建筑總面積為76 003.45 m2。裝配式建筑單體有1#-1、1#-2樓學(xué)生宿舍和12#樓專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)用房這兩棟。1#-1、1#-2樓學(xué)生宿舍建筑面積為38 332.48 m2，地上6層，建筑高度為21.55 m。12#樓專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)用房建筑面積為37 670.97 m2，地上5層，建筑高度為23.30 m。裝配式建筑的面積占項(xiàng)目新建建筑面積的30%。

3 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ/T 15-163—2019）第3.0.1條的規(guī)定，裝配率計(jì)算和裝配式建筑等級(jí)評(píng)價(jià)應(yīng)以單體建筑作為計(jì)算和評(píng)價(jià)單元。項(xiàng)目效果如圖1所示，裝配式建筑特征如表1所示。

表1 裝配式建筑特征

圖1 項(xiàng)目效果

本項(xiàng)目采用的預(yù)制構(gòu)件種類有疊合樓板、全預(yù)制樓板、預(yù)制混凝土（PC）外墻板、預(yù)制非承重圍護(hù)墻（發(fā)泡陶瓷板）、預(yù)制內(nèi)隔墻（ALC條板）等共5種。

3.1 裝配式建筑技術(shù)的配置

本項(xiàng)目的裝配式技術(shù)配置具體有以下內(nèi)容。

3.1.1 疊合板應(yīng)用的位置

（1）學(xué)生宿舍的2~6層各層平面6.6 m標(biāo)準(zhǔn)跨度的走廊部分采用同一種規(guī)格（YZB01 2320×3185）100 mm厚全預(yù)制板，其余均采用130 mm厚疊合板（60 mm預(yù)制+70 mm厚現(xiàn)澆）。本棟單體按結(jié)構(gòu)縫分為6個(gè)單元，均為標(biāo)準(zhǔn)單元，其中一個(gè)單元的樓層預(yù)制構(gòu)件布置平面如圖2所示。

圖2 學(xué)生宿舍疊合板平面

（2）12#專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)樓二層至天面層各層采用130 mm厚疊合板（60 mm預(yù)制+70 mm厚現(xiàn)澆），天面層采用140 mm厚疊合板（60 mm預(yù)制+80 mm厚現(xiàn)澆）。本棟單體按結(jié)構(gòu)縫分為4個(gè)區(qū)段，樓層預(yù)制構(gòu)件布置平面如圖3所示。

圖3 實(shí)訓(xùn)樓疊合板平面

3.1.2 全預(yù)制板應(yīng)用的位置

本工程的全預(yù)制板主要用在走廊的位置，如圖4所示。

圖4 學(xué)生宿舍全預(yù)制板平面

3.1.3 預(yù)制外掛墻板應(yīng)用的位置

（1）1#宿舍樓預(yù)制外墻掛板在建筑的山墻位置。按照廣東省《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ/T 15-163—2019）第2.0.2和4.3.1條計(jì)算，如圖5所示。

圖5 學(xué)生宿舍標(biāo)準(zhǔn)層圍護(hù)墻隔墻非砌筑平面布置（局部）

（2）12#實(shí)訓(xùn)樓預(yù)制外掛墻板在建筑的山墻位置，如圖6所示。

圖6 實(shí)訓(xùn)樓2~5層外圍護(hù)墻非砌筑平面布置

3.1.4 發(fā)泡陶瓷板應(yīng)用的位置

發(fā)泡陶瓷板主要用于宿舍內(nèi)陽(yáng)臺(tái)和宿舍洗手間的外墻部分，兩個(gè)部分外墻都屬于非砌筑外墻。安裝過(guò)程利用C型鋼進(jìn)行焊接，相較于砌塊墻體，這種方式的安裝周期短，有一定的優(yōu)勢(shì)。

3.1.5 ALC條板應(yīng)用的位置

（1）學(xué)生宿舍首層至屋面層除洗手間內(nèi)墻和屋面層樓梯間外，其余采用內(nèi)隔墻非砌筑工藝，采用ALC條板。

（2）12#實(shí)訓(xùn)樓首層至屋面層除樓電梯區(qū)域、衛(wèi)生間區(qū)域和裝飾性墻外，其余采用內(nèi)隔墻非砌筑工藝，采用ALC條板。

3.2 裝配式建筑節(jié)點(diǎn)與施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.2.1 疊合板節(jié)點(diǎn)與施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

本工程的疊合板為雙向板，主要采用板間預(yù)留400 mm寬后澆帶的整體拼縫方式。疊合板節(jié)點(diǎn)和5單元施工現(xiàn)場(chǎng)如圖7、圖8所示。

圖7 疊合板拼接大樣（單位：mm）

圖8 疊合板施工現(xiàn)場(chǎng)

3.2.2 全預(yù)制板節(jié)點(diǎn)與施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

全預(yù)制板為一種預(yù)制板規(guī)格，采用密拼節(jié)點(diǎn)。全預(yù)制節(jié)點(diǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)如圖9、圖10所示。

圖9 全預(yù)制板拼接大樣與中間現(xiàn)澆梁支座連接構(gòu)造（單位：mm）

圖10 全預(yù)制板施工現(xiàn)場(chǎng)

3.2.3 預(yù)制外掛墻板節(jié)點(diǎn)與施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)建筑平面選擇預(yù)制外墻沒(méi)有開(kāi)洞、立面建筑造型簡(jiǎn)單的端部墻體做外掛墻板，預(yù)制外掛墻板節(jié)點(diǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)如圖11、圖12所示[1]。

圖11 預(yù)制外掛墻板連接大樣（單位：mm）

圖12 預(yù)制外掛墻板施工現(xiàn)場(chǎng)

3.2.4 ALC條板節(jié)點(diǎn)與施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

與傳統(tǒng)的加氣磚砌筑模式相比，ALC調(diào)板施工節(jié)約人工成本和時(shí)間，安裝是以射釘和錨固為方式，加以機(jī)器輔助，與砌塊墻體相比其安裝周期更短。ALC條板與梁連接做法節(jié)點(diǎn)如圖13所示。

圖13 ALC條板與梁連接做法節(jié)點(diǎn)

3.3 裝配式建筑構(gòu)件各項(xiàng)總結(jié)、分析及評(píng)價(jià)

3.3.1 疊合板總結(jié)、分析及評(píng)價(jià)

1#學(xué)生宿舍柱跨均為6.6 m，采用4種疊合板，采用的疊合板種類不多，標(biāo)準(zhǔn)化程度高。

總體來(lái)說(shuō)，由于宿舍標(biāo)準(zhǔn)單元占比大，1#學(xué)生宿舍總體上標(biāo)準(zhǔn)化程度較高。疊合板的改進(jìn)減少了現(xiàn)場(chǎng)的模板工程量，目前工地施工基本為全支模。

3.3.2 全預(yù)制板總結(jié)、分析和評(píng)價(jià)

（1）全預(yù)制板施工方便，可減少施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼筋綁扎和混凝土澆筑，縮短了施工工期。

完成效果比較好，板底平整度高，現(xiàn)場(chǎng)施工減少了拉毛、找平的工序，完成面只需現(xiàn)場(chǎng)刮膩?zhàn)雍头鬯⒂推峒纯伞?/p>

（2）預(yù)制板后期不用澆筑混凝土，只需在與梁連接的位置支撐即可，減少了現(xiàn)場(chǎng)的模板工程量；本工程由于工人對(duì)裝配式施工不熟悉，采用全支撐施工，所以施工基本為全支模，后續(xù)可以改進(jìn)[2]。

3.3.3 預(yù)制板外墻板總結(jié)、分析和評(píng)價(jià)

（1）預(yù)制外墻板不參與整體受力，作為維護(hù)構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)整體影響較小，施工安裝方便，做好節(jié)點(diǎn)拼縫處防水即可?，F(xiàn)場(chǎng)施工中存在的問(wèn)題如下：1#樓已安裝的PC外掛墻板部分拼接處縫隙過(guò)寬，拼接處存在防水工藝的問(wèn)題，主要原因?yàn)楣S生產(chǎn)工藝不太成熟，PC板存在10~20 mm的尺寸偏差，導(dǎo)致拼縫比原來(lái)大20 mm左右，如圖14所示。

圖14 施工現(xiàn)場(chǎng)PC外掛墻板

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)處理方案如下。

首先，在接縫處寬40~50 mm處拼縫，采用同墻板強(qiáng)度的微膨脹混凝土填縫密實(shí)，后在接縫處涂刷水泥基防水涂料兩遍，涂出拼縫外200 mm。其次，注意拼接處防水涂料應(yīng)在板件安裝完成后、外墻裝修前處理。

經(jīng)過(guò)處理，現(xiàn)場(chǎng)外立面采用外墻磚，完成后的整體效果與現(xiàn)澆建筑別無(wú)二致，無(wú)明顯的接縫，整體效果較好。

3.3.4 發(fā)泡陶瓷板總結(jié)、分析及評(píng)價(jià)

學(xué)生宿舍僅在建筑的局部山墻面采用外墻PC板，其余采用發(fā)泡陶瓷。發(fā)泡陶瓷板較預(yù)制外掛板生產(chǎn)周期較短，而且荷載較小，所以施工更簡(jiǎn)單方便。有水房間較普通房間，下部設(shè)置200 mm高反坎，起到防水的效果。外立面采用外墻磚，無(wú)明顯的接縫，最后出來(lái)的立面接縫效果好，跟現(xiàn)澆做法的學(xué)生宿舍無(wú)外觀差異，如圖15所示。

圖15 學(xué)生宿舍施工現(xiàn)場(chǎng)

3.3.5 ALC條板總結(jié)、分析及評(píng)價(jià)

ALC條板面層較普通的加氣磚尺寸規(guī)格統(tǒng)一，不需要過(guò)多的人工砌筑，且ALC條板表面平整度高，面層做法上不需要額外的找平即可達(dá)到平整度要求，較普通的加氣磚步驟簡(jiǎn)單、節(jié)約時(shí)間、效果好，如圖16所示。

圖16 ALC條板面層節(jié)點(diǎn)

4 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件體系總結(jié)及建議

本項(xiàng)目選取了平面標(biāo)準(zhǔn)化比較高，或單元重復(fù)量比較大的樓棟作為裝配式建筑，學(xué)生宿舍類型的標(biāo)準(zhǔn)間，宿舍單元較實(shí)訓(xùn)樓單元而言預(yù)制構(gòu)件的模板利用率大，平面標(biāo)準(zhǔn)化比較高，適合做裝配式建筑。

4.1 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

（1）安全。對(duì)于建筑工人來(lái)說(shuō)，工廠中相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境比復(fù)雜的工地作業(yè)安全系數(shù)更高。

（2）質(zhì)量。建筑構(gòu)件的質(zhì)量和工藝通過(guò)機(jī)械化生產(chǎn)能得到更好的控制。

（3）速度。預(yù)制件尺寸及特性的標(biāo)準(zhǔn)化能顯著加快安裝速度和建筑工程進(jìn)度。

（4）成本。與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)制模相比，工廠里的模具可以循環(huán)使用，因此綜合成本更低；機(jī)械化生產(chǎn)對(duì)人工的需求更少，隨著人工成本的不斷升高，規(guī)?；a(chǎn)的預(yù)制件成本優(yōu)勢(shì)會(huì)愈加明顯。

4.2 裝配式項(xiàng)目立面造型建議

（1）建筑外立面造型變化不宜過(guò)多。

（2）構(gòu)件外形可以考慮靈活可變的元素，創(chuàng)造豐富的立面形式。

（3）可在設(shè)計(jì)之初就有意識(shí)地采用相同的模數(shù)，以多組合的形式設(shè)計(jì)建筑，盡量標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)整、簡(jiǎn)潔，以設(shè)計(jì)出有一定重復(fù)量的設(shè)計(jì)感建筑。

4.3 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議

（1）框架結(jié)構(gòu)柱截面建議少變換，但可以改變混凝土強(qiáng)度等級(jí)以滿足受力要求。

（2）設(shè)備需注意預(yù)留預(yù)埋的位置，盡量縮小疊合板規(guī)格。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)疊合板和全預(yù)制板在施工安裝階段的實(shí)際承載力，改進(jìn)模板和支撐的搭設(shè)。

4.4 裝配式建筑有利工期的建議

預(yù)制件尺寸及特性的標(biāo)準(zhǔn)化能顯著加快安裝速度和建筑工程進(jìn)度，并且裝配式建筑中各專業(yè)間互為條件，因此大量施工及安裝工作需在前期設(shè)計(jì)時(shí)精準(zhǔn)確定，通過(guò)最大限度配合實(shí)現(xiàn)最優(yōu)方案。構(gòu)件深化單位也需盡早介入，完成構(gòu)件深化圖紙，使生產(chǎn)的構(gòu)件可以及時(shí)運(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，縮短生產(chǎn)周期。

5 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行裝配式設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在方案設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行裝配式設(shè)計(jì)，完善建筑平立面的標(biāo)準(zhǔn)化。另外，在各專業(yè)的施工圖基本完成時(shí)，構(gòu)件深化設(shè)計(jì)便應(yīng)介入設(shè)計(jì)，從構(gòu)件深化的角度提出優(yōu)化建議。施工單位也應(yīng)消化圖紙，從施工便利性的角度對(duì)圖紙?zhí)岢鰞?yōu)化意見(jiàn)。三方的結(jié)合可以減少后期反復(fù)修改的工作量[3]，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)的工業(yè)化及施工的機(jī)械化。