裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

宋曉光 曾升

摘要：本文對(duì)裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并介紹在各設(shè)計(jì)階段需完成的內(nèi)容，分析關(guān)鍵點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)步驟及要點(diǎn)，提出相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;裝配率;預(yù)制率;PC構(gòu)件拆分;PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

近年，國(guó)家出臺(tái)了一系列關(guān)于促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)升級(jí)、大力發(fā)展裝配式建筑的相關(guān)政策，發(fā)布了裝配式建筑相關(guān)的設(shè)計(jì)驗(yàn)收規(guī)范。各地區(qū)在居住用地出讓時(shí)，對(duì)裝配式建筑的預(yù)制裝配率等均進(jìn)行了具體的要求。裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，在建造方式、成本造價(jià)、設(shè)計(jì)內(nèi)容和流程、驗(yàn)收內(nèi)容和流程等方面均有很多不同，故在裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合其特點(diǎn)調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、流程，并把控好關(guān)鍵點(diǎn)。

一、裝配式住宅設(shè)計(jì)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅建筑相比，新型裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)如下：

（一）裝配式建筑需采用建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、內(nèi)裝、幕墻等全專業(yè)一體化設(shè)計(jì)。各專業(yè)間互為條件，互相制約，大量施工及安裝工作需在前期設(shè)計(jì)時(shí)精準(zhǔn)確定。綜合全過(guò)程整體考慮，合理高效確定裝配方案、構(gòu)件拆分及連接大樣。

（二）裝配式住宅結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件、水平構(gòu)件等采用預(yù)制構(gòu)件，并通過(guò)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)等可靠的連接方式裝配而成，雖等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，但仍應(yīng)依據(jù)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（三）裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含裝配式設(shè)計(jì)和PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)兩部分。裝配式設(shè)計(jì)成果圖供施工單位使用，PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)成果圖供預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家生產(chǎn)和吊裝使用。

（四）裝配式住宅建筑的建造成本高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅建筑，且預(yù)制裝配率越高的建筑建造成本越高。盡可能的減少預(yù)制構(gòu)件的模板種類，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件模塊化，保證構(gòu)件加工品質(zhì)、施工效率及成本控制。

二、建筑方案階段

傳統(tǒng)的住宅建筑設(shè)計(jì)，由于體型相對(duì)簡(jiǎn)單且采用現(xiàn)澆施工工藝，故建筑方案階段一般不考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工難度。裝配式住宅建筑方案階段，需同步進(jìn)行裝配式方案設(shè)計(jì)，裝配式方案的深度和合理性對(duì)后續(xù)的施工圖設(shè)計(jì)、裝配式設(shè)計(jì)、PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、建造施工可行性、工期以及項(xiàng)目建造成本影響很大。裝配式方案設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：裝配式建筑單體確定、裝配體系方案確定、保溫體系確認(rèn)、平立面設(shè)計(jì)方向、PC構(gòu)件平立面拆分方案、確定預(yù)制構(gòu)件范圍、估算預(yù)制裝配率、判定是否存在結(jié)構(gòu)抗震超限及預(yù)制超限。裝配式方案階段設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（一）外墻采用預(yù)制剪力墻板的單體樓立面方案設(shè)計(jì)盡量實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)層不變化，立面造型通過(guò)底部加強(qiáng)部位及屋面造型實(shí)現(xiàn);

（二）平面采用預(yù)制疊合樓板的單體樓的平面方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮少戶型、多組合;采用預(yù)制夾心保溫外墻板的單體樓需考慮外墻加厚對(duì)建筑面積計(jì)容的影響;

（三）方案平面布置盡量規(guī)整，即充分考慮PC拆分的相應(yīng)要求，提高PC構(gòu)件復(fù)用率，減少PC構(gòu)件種類，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省造價(jià)、方便安裝施工的目標(biāo)。

三、初步設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)階段，應(yīng)基本確定PC體系、預(yù)制構(gòu)件比例、PC構(gòu)件平面、立面布置及拆分原則、重要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、預(yù)制率計(jì)算。配合建筑、機(jī)電、室內(nèi)裝修、幕墻等專業(yè)方案確認(rèn)，評(píng)估對(duì)裝配式方案的影響，以保證方案階段確定的裝配式方案能夠順利實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)裝配方法，優(yōu)化裝配工序，提高裝配效率。另外，如果有抗震超限審查或PC新體系專項(xiàng)評(píng)審，此階段需完成。

四、施工圖設(shè)計(jì)階段

施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)完成兩大部分內(nèi)容：1）根據(jù)《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》及各地區(qū)規(guī)程，確定裝配式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系、適用高度、抗震等級(jí)、內(nèi)力調(diào)整要求、構(gòu)件計(jì)算參數(shù)等進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算及施工圖繪制。2）PC構(gòu)件設(shè)計(jì)需要完成的內(nèi)容：完成準(zhǔn)確的預(yù)制裝配率計(jì)算;PC設(shè)計(jì)說(shuō)明;PC構(gòu)件平、立面拆分圖;PC構(gòu)件典型樣例圖;PC構(gòu)件連接工藝及連接節(jié)點(diǎn)詳圖等。施工圖設(shè)計(jì)階段PC拆分設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

（一）拆分原則：少規(guī)格，多組合。構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，模具數(shù)量最少化，連接節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單化，安裝施工簡(jiǎn)單化。

（二）預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆分時(shí)，應(yīng)充分考慮構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝的難度。例如：1）布置的剪力墻長(zhǎng)度宜歸并，多布置長(zhǎng)墻少布置短肢墻;2）設(shè)置后澆帶的一跨內(nèi)不應(yīng)預(yù)制;3）樓電梯井處的剪力墻難以安裝應(yīng)避免預(yù)制;4）現(xiàn)澆段長(zhǎng)度應(yīng)方便錨筋過(guò)長(zhǎng)構(gòu)件的安裝;5）小偏拉構(gòu)件不應(yīng)預(yù)制;6）設(shè)置反梁的部位不宜預(yù)制;7）預(yù)制板宜采用底筋不伸出方案便于施工;8）跨度過(guò)大（比如雙向超5m）的板建議現(xiàn)澆;9）不宜拆分出超過(guò)其他預(yù)制構(gòu)件重量過(guò)大的構(gòu)件以便于減小對(duì)現(xiàn)場(chǎng)塔吊起重量的要求。

（三）有條件的單位可結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，進(jìn)行預(yù)拼裝，各專業(yè)碰撞檢查，指導(dǎo)施工吊裝。

五、PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段

在全專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)、門(mén)窗詳細(xì)設(shè)計(jì)、內(nèi)裝設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)等完成后，方可進(jìn)行PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，PC深化設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：PC構(gòu)件設(shè)計(jì)總說(shuō)明;節(jié)點(diǎn)詳圖;金屬件加工詳圖;預(yù)制構(gòu)件平、立、剖面圖;預(yù)制構(gòu)件裝配圖;預(yù)制構(gòu)件加工圖等。PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（一）確保PC構(gòu)件設(shè)計(jì)符合結(jié)構(gòu)整體計(jì)算力學(xué)假定，滿足計(jì)算結(jié)果。

（二）確保預(yù)埋點(diǎn)位準(zhǔn)確合理，尤其是精裝點(diǎn)位確保無(wú)誤。

（三）與構(gòu)件廠家、施工總包單位密切配合，確保PC構(gòu)件加工、運(yùn)輸、堆場(chǎng)、吊裝方案經(jīng)濟(jì)、安全、可行。

六、結(jié)語(yǔ)：

裝配式設(shè)計(jì)是全專業(yè)、全過(guò)程、一體化的設(shè)計(jì)。全專業(yè)，即建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、內(nèi)裝、幕墻、構(gòu)件廠家、施工吊裝等各專業(yè)互為條件，互相制約。全過(guò)程，即從方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)到構(gòu)件加工及吊裝的各階段均要深度參與，控制好每個(gè)階段的關(guān)鍵點(diǎn)，是完成裝配式設(shè)計(jì)的基本要求。一體化，即結(jié)合BIM技術(shù)、裝修一體化、管線集成化等的智能化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T51129-2017，裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017.

[2] GB/T51231-2016，裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017.

[3] JGJ1-2014，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.