關于裝配式住宅設計的經驗總結

褚 航,張銘軍,李駿嶸

(浙江寶業建筑設計研究院有限公司,浙江 杭州 310006)

關于裝配式住宅設計的經驗總結

褚 航,張銘軍,李駿嶸

(浙江寶業建筑設計研究院有限公司,浙江 杭州 310006)

通過在合肥的一個工程實例的設計建造過程,說明裝配式建筑與傳統建筑設計思路上的不同。與傳統設計不同之處在于裝配式建筑從設計源頭上就要考慮構件生產和現場安裝的可行性,否則可能導致工期延誤甚至影響工程質量。

裝配式建筑;疊合樓板;預制夾芯保溫剪力墻;套筒灌漿

近年來,我國經濟不斷高速發展,同時環境污染也愈演愈烈,空氣質量污染越來越嚴重。國家為了降低污染,減少能源消耗,改善空氣質量,最近幾年出臺了一系列的政策。其中,大力推廣建造綠色建筑,發展住宅產業化和建筑工業化便是其中最為重要的內容之一。

住宅產業化和建筑工業化就是將建筑設計標準化,部品部件工廠化,現場施工裝配化,土建裝修一體化,利用現代科學技術,先進的管理方法和工業化的生產方式,將生產全過程連結為一個完整的產業系統。其優點在于節能環保,建設速度快，能夠有效地減少建筑揚塵,減少現場濕作業,減少現場人工投入,將一部分建筑工人轉變為工廠的產業化工人,這將是未來中國建筑業發展的主要方向。

1 工程概況

本文以合肥某項目為例,淺談在裝配式建筑設計中的一點心得體會。寶業集團承建該項目的第二標段,共9個單體,地上總建筑面積為137 876.95 m2,承建方式為EPC模式(即工程總承包模式)。單體采用的是套筒灌漿連接的裝配整體式剪力墻結構體系,單體預制率要求不低于50%。預制構件包括疊合樓板、疊合陽臺、全預制空調板、全預制樓梯,部分預制梁,預制剪力墻,單體外墻全部采用帶夾芯保溫的預制混凝土剪力墻。由于該項目的方案單獨招標,方案設計單位沒有裝配式建筑的設計經驗,故原建筑平面很多地方不適合預制構件的拆分及現場安裝施工。在寶業集團中標后,召集了由設計部門，構件細化設計部門,和預制構件生產部門以及施工班組技術人員組成的專業團隊,對原建筑平面進行優化,使得建筑平面及立面更適合工業化建造方式。同時根據建筑總平面圖,根據預制構件的拆分情況商討確定塔吊的位置、臂長、噸位、構件運輸車輛的進出路線及臨時堆場位置。

2 案例分析

A+C戶型結構平面布置圖見圖1。

在這版結構平面圖中,沿用傳統的結構設計思路,主要考慮以下幾方面。

1)南北立面門窗洞口較多的位置布置成框架梁,采用框梁與外圍護墻在工廠一起預制,現場安裝的做法。初步考慮這樣可以避免這些位置比較密集的套筒連接鋼筋,減少施工難度。

2)除樓梯間休息平臺外,其余樓板全部采用疊合樓板,以提高預制率。

3)除外輪廓框架梁外,其余梁均采用現澆,目的是減少施工難度以及對構件生產及施工誤差的包容。

采用BIM技術按實拆分的構件見圖2。

為檢驗預制構件的生產質量,以及檢驗施工工藝能否滿足設計要求,現場做了一幢2層高的樣板樓兼工法樓。在樣板樓的安裝過程中,發現如下問題：

1)南北立面的夾芯保溫外墻雖然安裝簡單,但是墻頂的框梁支座負筋現場穿筋困難,施工效率很低,而且鋼筋綁扎質量不容易保障。

2)公共部位由于有較多設備管線預埋,采用疊合樓板做法給施工帶來很大麻煩,后來這部分樓板改為現澆。

3)衛生間部分,由于業主要求內外高差須做到60 mm,對于不加梁的帶衛生間大板,如果采用疊合板做法,勢必導致非衛生間部分板厚過大。

4)平面現澆梁多,梁鋼筋籠與疊合樓板預制層的伸出鋼筋碰撞,影響鋪設效率。

經過多方面的調研以及比較分析,最終結構布置調整見圖3。

結構調整主要體現在如下幾方面：

1)單體外輪廓全部改為剪力墻,門窗洞口按剪力墻上開洞考慮。這樣連梁的配筋會大大減少。經過樣板樓的安裝檢驗,現場的鋼筋綁扎工作及施工效率顯著提升。

圖1 A+C戶型結構標準層平面圖

圖2 A+C戶型預制構件拆分圖

圖3 A+C戶型調整后結構布置平面圖

圖4 施工現場效果展示

2)減少框架梁的數量,疊合板的鋪設效率高,樣板房僅用3 h就完成疊合板的鋪設。

3)樓梯間內休息平臺現澆,梯段及梯段間隔梁均預制。好處是施工速度快,混凝土表觀質量好,而且與現澆混凝土樓梯做法相比,土建成本節省。

以上調整在單體的建造過程中得到了驗證,施工效率高,外立面效果立竿見影,而且施工現場揚塵大大減少,減少了對環境的污染。目前該項目部分單體已經順利結頂(圖4),而且成功入選《住房城鄉建設部2016年科學技術項目計劃——裝配式建筑科技示范項目》。

3 結 語

相對于傳統的現澆混凝土結構,采用工業化方式建造的項目有其特殊性,要求從建筑設計、構件細化,和工廠生產及現場安裝各個環節緊密配合。如果對工業化方式建造的項目延用傳統的操作模式來管理,容易造成各個環節之間推諉扯皮,不利于項目的推進。從目前來看,EPC對于工業化建筑應該是效率最高,最能控制成本的模式。

另外,目前大多數裝配式建筑都是從傳統的設計轉過來的,單體的平立面設計不能很好地發揮裝配式建筑的優點,單個構件的重復率低是造成土建成本高與現場施工效率低的主要因素。隨著工業化建筑的進一步發展,應該從源頭上,從方案設計上研發適合工業化建筑的平立面。

Experiences Summarization of the Design for Assembly House

CHUHang,ZHANGMingjun,LIJunrong

2016-12-29

褚 航(1976—)，男，浙江杭州人，高級工程師，從事建筑結構設計工作。

TU201

B

1008-3707(2017)02-0021-04