合肥某裝配式混凝土結構的設計

吳 楊 （安徽省建筑設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 項目概況

某項目位于安徽合肥市經濟技術開發區青龍潭路，為合肥市住宅產業化研發及生產基地，總用地面積約9.33萬m2，建筑容積率0.83，建筑密度64.7%，綠地率6.3%。項目建設內容包括宿舍樓、試驗測試廠房、倉庫、鋼結構生產車間及配套設施，總建筑面積約7.93萬m2。其中，宿舍樓（圖1）和試驗測試廠房（圖2）采用裝配式技術建造，為安徽省裝配式建筑示范項目。宿舍樓主要功能為宿舍，地上5層，地下1層，建筑總高度18.500m，試驗測試廠房主要功能為試驗基地和研發，地上2層，地下1層，建筑總高度9.800m。項目要求在最大程度滿足使用功能的前提下，竭力體現出建筑產業化獨有的特色，能夠實現快速拼裝，并具有較大的研發價值。

建筑的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，基本風壓為0.35kN/m2，地面粗糙類別為B類，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類場地，特征周期Tg=0.35s。

2 裝配式建筑結構設計方案

經過反復對比和討論，宿舍樓采用裝配整體式剪力墻結構，試驗測試廠房采用裝配整體式框架結構，在宿舍樓中嘗試采用夾心保溫組合式外墻板、預制內墻板、全預制板、整體式衛生間、剪力墻豎向鋼筋單排套筒連接、剪力墻水平鋼筋錨環灌漿連接等新技術和新的節點連接方式，在試驗測試廠房中嘗試采用全預制柱、預應力混凝土雙T板、預制混凝土外掛墻板等新技術。

2.1 宿舍樓裝配式結構設計方案

現澆、預制范圍：地下室及地下室頂板采用現澆，其余全部采用裝配式。

樓板：樓層板及陽臺板均采用全預制板，屋面板采用鋼筋桁架混凝土疊合板。樓層全預制板按單向板設計，板厚150mm，板端預留后澆帶，用于鋼筋連接；屋面板板厚160mm，按照雙向板設計，疊合板預制底板厚度60mm，現澆層厚度100mm，接縫采用300mm寬后澆帶連接。

圖1 宿舍樓立面圖

圖2 試驗測試廠房立面圖

剪力墻：地面以上剪力墻全部采用預制墻，轉角處及梁墻連接處預留后澆段，墻厚180mm，外承重墻為鋼筋混凝土夾心保溫外墻板，為180mm承重墻+40mm保溫+60mm外葉板組合式墻板，內承重墻為全預制墻。

梁：圍護結構連梁與剪力墻一并預制，其余梁均采用疊合梁。

其他部位：衛生間采用整體式衛生間，空調板采用整體式盒子，樓梯采用全預制板式樓梯。

剪力墻水平鋼筋連接：主要采用節點區后澆混凝土的連接方式，選取部分區域剪力墻采用水平鋼筋錨環灌漿連接。

剪力墻豎向鋼筋連接：主要采用雙排鋼筋套筒灌漿連接，選取部分軸壓比較小部位（軸壓比0.25以下），采用單排鋼筋套筒灌漿連接。

非承重內墻：全部采用輕質混凝土整體隔墻板，容重約15kN/m3，抗壓強度約15MPa，采用管線集成，一體化設計、生產和安裝。

2.2 試驗測試廠房裝配式結構設計方案

現澆、預制范圍：地下室及地下室頂板采用現澆，其余全部采用裝配式。

樓板：衛生間采用現澆板，標準柱跨內樓層板采用標準化的預應力混凝土雙T板。

框架柱：采用全預制柱，豎向鋼筋采用鋼筋套筒灌漿連接，柱底設置鍵槽，柱頂設置粗糙面。

梁：框架梁現澆，次梁預制，次梁與主梁采用鋼企口形式的鉸接連接，施工方便簡單，速度快。

非承重外墻：采用預制混凝土外掛墻板，板厚160mm。

3 關鍵技術及連接節點

3.1 全預制板

圖3 宿舍樓標準層平面布置圖

圖4 后澆帶混凝土板帶端部節點大樣

圖5 后澆帶混凝土板帶中間節點大樣

預制樓板的做法通常有2種，一種為桁架鋼筋混凝土疊合板，即樓板由預制底板和后澆混凝土組成，預制底板厚度為60mm，后澆混凝土厚度不小于60mm；另一種為全預制板，如全預制混凝土板、空心樓板、預應力空心板等。考慮到宿舍樓層數相對偏多，為五層，若采用全預制板，其整體性較差，且板端及側向板縫均需采取各項加強措施，保證其整體剛度，構造較為復雜，預制構件制作難度大；若采用疊合板，現場現澆混凝土量較大，施工速度慢，難以體現出裝配式的優勢。

通過反復討論和研究，最終采用梁板交接處節點區后澆混凝土板帶的做法，將全預制板設計為“凸”字形，在全預制板端部預留一定寬度的后澆混凝土帶，并預留足夠長度的上部鋼筋，板塊之間在梁板交接處后澆區內通過鋼筋搭接連接。這樣，既能保證全預制樓板在平面內形成整體，保證其整體剛度，又能大量減少現場澆筑混凝土量，提高效率，加快施工速度。全預制板與梁、墻連接處后澆帶混凝土板帶節點大樣詳見圖4和圖5所示。

3.2 預應力混凝土雙T板

預應力混凝土雙T板是板、梁結合的預制鋼筋混凝土構件，由寬大的面板和2根窄而高的肋組成，主要適用于大跨度工業廠房、倉庫、車庫及餐廳的樓面或者屋面。雙T板具有良好的力學性能，明確的傳力層次，簡潔的幾何形狀，是一種可制成大跨度、大覆蓋面積和比較經濟的承載構件。采用大跨度雙T板能夠提升各種房屋空間的綜合利用率，具有較高的性價比，且安裝方便，施工速度快。

試驗測試廠房水平向柱跨為8m，豎向柱跨為9m，柱網尺寸標準，采用預應力混凝土雙T板，構件種類少，重量輕，施工簡單方便且施工速度快。選取的雙T板板寬1.905m，板長8.780m，肋梁高度450mm，肋寬120mm，板端放置于梁外伸的牛腿上，采用預埋件與牛腿連接。牛腿寬度250mm，高度300mm，牛腿上預埋鋼板，與雙T板肋梁底部預埋的鋼板焊接連接（圖6）。雙T板安裝后，在板頂設置50mm厚現澆混凝土，現澆混凝土內配置直徑5mm，間距200mm的冷軋帶肋鋼筋網。

圖6 預應力混凝土雙T板支座連接節點

3.3 非承重混凝土外掛墻板

圖7 外掛墻板底部連接節點

圖8 外掛墻板頂部連接節點

非承重混凝土外掛墻板一般有2種形式，一種為預制混凝土夾心保溫外墻板，另一種為不帶保溫的混凝土外墻板。預制混凝土夾心保溫外墻板是由內、外葉混凝土墻板、夾心保溫層和拉結件組成，外葉墻板的厚度不宜小于60mm，內葉墻板通長采用平板，厚度不宜小于100mm；不帶保溫的混凝土外墻板一般僅為混凝土平板，其厚度不小于100mm，且應滿足計算要求。

外掛墻板與主體結構之間的連接可采用點支承連接或線支承連接，當外掛墻板與主體結構采用點支承連接時，面外連接點不應少于4個，豎向承重連接點不應少于2個；當外掛墻板與主體結構采用線支承連接時，一般在墻板頂部與主體結構支承梁之間采用后澆段連接，墻板的底部設置不少于2個限位連接件，墻板的側邊與主體結構不連接或僅設置柔性連接。試驗測試廠房外墻采用不帶保溫的預制混凝土外掛墻板，板厚160mm，外掛墻板與主體結構采用線支承連接，墻板頂底連接節點如圖7、圖8所示。

4 結語

本文通過某裝配式混凝土建筑的設計，介紹了裝配整體式剪力墻結構和裝配整體式框架結構的設計方案，重點介紹了鋼筋混凝土全預制板、預應力混凝土雙T板及非承重混凝土外掛墻板等一些新技術的設計方法和節點大樣，對裝配式混凝土結構的設計有一定的參考和指導作用。