淺析高層裝配式住宅立面設(shè)計(jì)技術(shù)

[摘要]高層AH適應(yīng)了現(xiàn)代建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求，能夠改善建筑工人的工作條件、工作環(huán)境，提升建筑行業(yè)生產(chǎn)效率與技術(shù)含量。高層AH的立面設(shè)計(jì)可對(duì)建筑的空間造型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)功能產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)AH立面時(shí)需要考慮建筑體型因素、施工技術(shù)條件、防疫要求、消防要求、環(huán)保及規(guī)劃要求，確保AH內(nèi)部空間與立面設(shè)計(jì)方案相呼應(yīng)，還應(yīng)盡量減少結(jié)構(gòu)層面遭到的破壞，使人與住宅、環(huán)境與住宅之間的關(guān)系變得和諧。本文研究了高層AH的立面設(shè)計(jì)技術(shù)，旨在營(yíng)造舒適健康的住宅環(huán)境。

[關(guān)鍵詞]立面；住宅；高層；裝配式

裝配式住宅（AH）的整體性能精確、穩(wěn)定，保溫效果、隔聲效果及氣密性?xún)?yōu)良，外觀好、建設(shè)成本低。常見(jiàn)的AH結(jié)構(gòu)體系有預(yù)制砼結(jié)構(gòu)、鋼筋砼一一輕鋼結(jié)構(gòu)、鋼一一輕鋼結(jié)構(gòu)、木一一輕鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)，工程構(gòu)件具有通用化、系列化與標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，建造方法包括工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝、現(xiàn)場(chǎng)澆筑抗震性或結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，施工周期僅為傳統(tǒng)住宅的1/3，環(huán)境與氣候?qū)ㄔ爝^(guò)程的影響較小，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)較少，可減少噪聲、粉塵、污水、建筑垃圾等污染物，有助于控制PM2.5，環(huán)保性能優(yōu)越。為推動(dòng)國(guó)內(nèi)AH的發(fā)展，應(yīng)注重優(yōu)化高層AH的立面設(shè)計(jì)技術(shù)。

1、高層AH工程概況

某高層AH項(xiàng)目的建設(shè)面積約為12萬(wàn)m2，住宅高度為215.8m，該項(xiàng)目由塔樓、地下車(chē)庫(kù)、配套公建、機(jī)房構(gòu)成，塔樓共為57層，地下室2層，鋼結(jié)構(gòu)用量為2萬(wàn)t左右。住宅主體結(jié)構(gòu)由鋼支撐與整體式鋼筋砼框架構(gòu)成，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為筏板與樁基的組合形式，樁基為預(yù)應(yīng)力砼管樁，建筑中的樓板、梁柱節(jié)點(diǎn)采用現(xiàn)澆與預(yù)制相互疊臺(tái)的施工形式，標(biāo)準(zhǔn)層由現(xiàn)澆帶與預(yù)制砼構(gòu)件拼接而成，底層加強(qiáng)區(qū)為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，預(yù)制率>60%，裝配率>90%，預(yù)制構(gòu)件均由工廠統(tǒng)一生產(chǎn)。高層AH項(xiàng)目包含了小戶(hù)型、中戶(hù)型與大戶(hù)型三種戶(hù)型，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，使用年限>50年，抗震設(shè)防為丙類(lèi)設(shè)防，烈度為7度，抗震等級(jí)為二級(jí)，建筑場(chǎng)地屬于ll類(lèi)，阻尼比為0.04，特征周期為0.35s。

2、立面設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1保溫與防水設(shè)計(jì)

住宅立面結(jié)構(gòu)中的外墻保溫設(shè)計(jì)包括外保溫設(shè)計(jì)與內(nèi)保溫設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，本工程的內(nèi)保溫體系阻斷熱橋的能力較差，因此在開(kāi)展保溫設(shè)計(jì)工作時(shí)將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在外墻保溫方面。外墻設(shè)計(jì)為整體裝配型三明治墻板體系，澆筑墻板體系前需埋設(shè)好斷熱冷橋連接件。板內(nèi)的保溫材料為聚氨酯保溫板，保溫板厚度為200mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.022W/m-K，密度為35kg/m3。設(shè)計(jì)保溫構(gòu)造體系時(shí)進(jìn)行了熱工測(cè)算，測(cè)算結(jié)果證實(shí)設(shè)計(jì)方案符合無(wú)凝露、無(wú)熱橋要求：窗體下層保溫板豎向熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.17W/m2-K，上層保溫板為0.15W/m2·K，下層保溫板的線(xiàn)性熱橋?yàn)?0.025W/m·k，上層保溫板為-0.014W/m·k，下層板與上層板的線(xiàn)性熱橋均<0.01W/m·k，且外墻熱導(dǎo)系數(shù)為0.12W/m2·K，可避免形成熱橋，防止產(chǎn)生凝露風(fēng)險(xiǎn)。本工程的防水設(shè)計(jì)內(nèi)容包括水平接縫設(shè)計(jì)、垂直接縫設(shè)計(jì)與門(mén)窗洞口設(shè)計(jì)。對(duì)于住宅立面的水平接縫，同時(shí)在接縫內(nèi)側(cè)、外側(cè)設(shè)置防水膠或聚乙烯棒等防水材料，同時(shí)增設(shè)了結(jié)構(gòu)防水屏障，拼縫中部可形成空腔，空腔由內(nèi)高外低的板材拼接而成，屬于企口形式。在水平接縫外側(cè)防水材料被破壞時(shí)，企口構(gòu)造形式能夠有效阻止水滲入室內(nèi)，同時(shí)能將外側(cè)滲水導(dǎo)向排水口。在垂直接縫部位設(shè)計(jì)兩道密封，并設(shè)置一道空腔，外側(cè)密封可減少雨雪及紫外線(xiàn)對(duì)防水性能產(chǎn)生的影響，內(nèi)側(cè)密封可阻隔外墻內(nèi)部水汽與外界水汽發(fā)生交換。在門(mén)窗洞口的上部設(shè)計(jì)滴水線(xiàn)，在下部設(shè)計(jì)能夠保證順利向外排水的斜面，統(tǒng)一預(yù)制墻板、副框及門(mén)窗框，安裝后在接縫處填塞密封膠，設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖1。

2.2連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

為確保立面連接節(jié)點(diǎn)同時(shí)滿(mǎn)足承載能力及延性要求，需采用屈服強(qiáng)度高、屈服點(diǎn)明顯、延性較好的HRB400熱軋鋼筋連接主體框架、預(yù)制墻板，連接設(shè)計(jì)原則為等面積相互代換，連接螺栓時(shí)采用直徑較大的鋼筋，同時(shí)預(yù)留鋼筋間距與安裝孔，螺栓間距設(shè)計(jì)為620mm，直徑為20mm，安裝孔規(guī)格為220mm×150mm。安裝墻體及進(jìn)行校正后利用灌漿法將柔性連接點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂赃B接點(diǎn)，封閉節(jié)點(diǎn)時(shí)需采用C35混凝土。為提高墻板剛度，需在墻板底部與頂部設(shè)置暗粱。疊合墻體中的水平筋為直徑<10mm的鋼筋，水平筋需錨入立面暗柱的直線(xiàn)段，錨入深度>300mm，彎錨為160mm，暗柱配筋率為max（0.01Ac，6φ16），以確保錨固效果達(dá)到要求；豎向筋設(shè)計(jì)為錯(cuò)開(kāi)搭接形式，根據(jù)墻厚計(jì)算各個(gè)搭接點(diǎn)之間的實(shí)際距離。在墻體上設(shè)計(jì)用于擱置預(yù)應(yīng)力板的支座，支座長(zhǎng)度為55mm，對(duì)于墻體與預(yù)應(yīng)力板之間的連接部位，需設(shè)計(jì)加筋，確保延性達(dá)到要求，同時(shí)在現(xiàn)澆梁的上部設(shè)計(jì)支座與加筋，保證現(xiàn)澆梁與預(yù)應(yīng)力板之間實(shí)現(xiàn)剛性連接，提高立面結(jié)構(gòu)的整體剛度。

2.3拆分設(shè)計(jì)

拆分設(shè)計(jì)方案由AH結(jié)構(gòu)體系決定，可根據(jù)剪力墻或結(jié)構(gòu)柱邊界設(shè)計(jì)拆分方案，本工程的立面設(shè)計(jì)方案需要重點(diǎn)突出高層AH的豎向線(xiàn)條，因此在設(shè)計(jì)時(shí)將同一開(kāi)間中的樓層墻板劃分成一個(gè)獨(dú)立預(yù)制構(gòu)件。為提高預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸效率，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到特定區(qū)域的預(yù)制率情況，AH項(xiàng)目預(yù)制率高，設(shè)計(jì)時(shí)將外墻作為一個(gè)整體構(gòu)件，同時(shí)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)方案對(duì)外墻中的各類(lèi)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。對(duì)于高層AH中的預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，在設(shè)計(jì)拆分單元時(shí)需要將樓板平面布局情況作為依據(jù)，如預(yù)制陽(yáng)臺(tái)外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且體積較小，應(yīng)采用單獨(dú)預(yù)制設(shè)計(jì)方案。對(duì)于大戶(hù)型中的預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，應(yīng)在主立面設(shè)計(jì)預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，使客廳與南面預(yù)制陽(yáng)臺(tái)成為獨(dú)立構(gòu)件。

結(jié)語(yǔ)：

綜上，AH能夠促使建筑建設(shè)方式朝科技化、環(huán)保化、綠色化與集約化的方向轉(zhuǎn)變，AH的建造方式以信息化、機(jī)械化、工業(yè)化為主，設(shè)計(jì)高層AH時(shí)應(yīng)注意采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，嚴(yán)格遵循高效、環(huán)保及安全謝十原則。另一方面，應(yīng)采用合理的深化設(shè)計(jì)方粟，確保設(shè)計(jì)技術(shù)能夠與施工方式相互對(duì)應(yīng)，根據(jù)AH材料選用、性能控制與接口方式等標(biāo)準(zhǔn)化要求調(diào)整設(shè)計(jì)技術(shù)，提高AH后續(xù)建造方案的可操作性與協(xié)調(diào)性，同時(shí)要將AH開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)成完整的系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)技術(shù)可以滿(mǎn)足模數(shù)部品的通用化、裝配生產(chǎn)的一體化要求。