預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（上海誠(chéng)建建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海 200081）

0 前言

蘇州市虎丘C 地塊定銷房建設(shè)項(xiàng)目，總建筑面積約27.64 萬m2。其中包括17 棟高層，地上16～26 層，地下1 層，采用鋼筋混凝土裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度7 度,設(shè)計(jì)基本地震加速度0.1g，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震等級(jí)二級(jí)或三級(jí)，樓蓋采用預(yù)制桁架疊合板密拼。本工程包含的預(yù)制構(gòu)件主要有：預(yù)制夾心保溫外墻板（含凸窗的墻板）、內(nèi)墻板、鋼筋桁架疊合板、陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板、樓梯等構(gòu)件，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，單體預(yù)制率不低于35%。采用“等同現(xiàn)澆”的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)同一層內(nèi)既有現(xiàn)澆墻肢也有預(yù)制墻肢時(shí)，現(xiàn)澆墻肢水平地震作用彎矩和剪力放大1.1 倍。下面將對(duì)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)各部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)分別進(jìn)行介紹。

1 預(yù)制桁架疊合板密拼板縫設(shè)計(jì)

當(dāng)結(jié)構(gòu)預(yù)制疊合板的長(zhǎng)寬尺寸均大于3 米時(shí)，為了滿足預(yù)制構(gòu)件制造、運(yùn)輸條件的要求，常常要將預(yù)制板拆分成幾塊。常規(guī)做法是在疊合板的次要受力方向設(shè)置300mm 左右的后澆帶式接縫，接縫兩側(cè)板底的受力鋼筋可在后澆帶中焊接、搭接、彎折錨固或者機(jī)械連接。考慮到生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝的便利性，本項(xiàng)目采用疊合板密拼連接。在《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ1-2014)中，第6.6.5 條給出了單向疊合板板側(cè)分離式拼縫構(gòu)造的做法示意，但此處未給出后澆混凝土層的厚度要求，如按照6.6.2 條的要求，疊合層過小則不能很好的形成整體性。圖集15G310-1《裝配式混凝土連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造》中明確了雙向疊合板整體式接縫連接構(gòu)造的密拼接縫后澆疊合層厚度不小于80mm。但實(shí)際上，樓板承受荷載作用時(shí)，樓板就會(huì)發(fā)生撓度變形，接縫處預(yù)制板與現(xiàn)澆層之間容易剝離開裂，這樣就無法有效地提高拼縫抗剪承載力。因此，本項(xiàng)目采用了改進(jìn)型雙向密拼連接，即在板縫拼接處每隔200mm開個(gè)小槽放置板底連接縱筋，連接縱筋達(dá)到水平段搭接錨固長(zhǎng)度要求后向上彎折，見圖1。這樣預(yù)制板可以不出筋，不僅方便生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝全過程，而且搭接筋豎向彎折也可以有效防止預(yù)制板與后澆層之間的撕裂。

圖1 改進(jìn)型雙向預(yù)制桁架疊合板密拼連接示意圖

2 陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板降板設(shè)計(jì)

由于陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板一般設(shè)在半封閉、陽(yáng)臺(tái)區(qū)域帶水使用，所以為避免水進(jìn)入正常使用的室內(nèi)空間，建筑設(shè)計(jì)者往往將陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)器板設(shè)計(jì)得比室內(nèi)低80mm。在室內(nèi)和室外樓板厚度分別為140mm 和100mm 的情況下，為了達(dá)到80mm 的室內(nèi)外高差，需要將陽(yáng)臺(tái)板的底板比室內(nèi)樓板底板降低40mm。如果設(shè)計(jì)成陽(yáng)臺(tái)樓板面受力鋼筋通過梁面筋下方在室內(nèi)疊合板面桁架筋上方綁扎固定，則現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎施工影響較大。由于一般情況下，疊合樓板的板面筋是在結(jié)構(gòu)梁鋼筋固定好之后才進(jìn)行的，這就意味著需要人工將板面筋90 度彎折的一端穿過梁面筋下面，再?gòu)澱鄣疥?yáng)臺(tái)板桁架鋼筋上面，這樣會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)鋼筋施工效率嚴(yán)重下降。因此，在本項(xiàng)目中，將陽(yáng)臺(tái)板面受力筋穿梁面筋底入室內(nèi)板后放置于桁架筋下綁扎固定。

3 預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板設(shè)計(jì)

建筑外墻除承重的主要功能外，往往還要實(shí)現(xiàn)建筑的維護(hù)、保溫、防水、防火等功能。預(yù)制夾心保溫外墻板能很好地解決以上問題，它由外葉板、保溫層和內(nèi)墻板通過可靠連接預(yù)制成一體，再由局部現(xiàn)澆或套筒連接等方式組裝而成整體。按照《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51231-2016)第5.8.7條：“預(yù)制墻板應(yīng)在水平或豎向尺寸大于800mm 的洞邊、一字墻墻體端部、縱橫墻交接處設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件”。所以，當(dāng)遇建筑門窗洞口時(shí)，預(yù)制外墻應(yīng)與樓層梁整體預(yù)制，考慮到結(jié)構(gòu)連接的要求，就需要將墻板頂部?jī)蓚?cè)的外伸梁下受力鋼筋與兩端的后澆墻肢連接。這種預(yù)制墻板設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重考慮外伸梁梁底受力縱筋與端部構(gòu)造邊緣構(gòu)件中豎向鋼筋的碰撞干涉問題，否則會(huì)嚴(yán)重影響到豎向墻肢的鋼筋施工定位。當(dāng)梁底受力鋼筋直徑較大時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)不易扳彎，常采用現(xiàn)澆構(gòu)造邊構(gòu)件豎向鋼筋避讓的作法，因此，構(gòu)造邊構(gòu)件澆注成型后，造成豎向鋼筋的定位偏差±20mm。比較合適的做法是，在進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，將梁底兩側(cè)受力縱筋筋向內(nèi)收進(jìn)15～20mm 外接墻板構(gòu)造邊緣，這樣既能滿足梁受力鋼筋錨固要求，又能保證構(gòu)造邊沿構(gòu)件豎向鋼筋定位準(zhǔn)確無偏移。

標(biāo)準(zhǔn)層的外圍護(hù)墻均采用預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板，類似于全混凝土外墻。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其帶來的剛度影響，在其與剪力墻的水平接縫處采用柔性連接，僅在預(yù)制外墻側(cè)面每隔一定距離預(yù)留抗剪螺栓埋件，以降低圍護(hù)墻與主體結(jié)構(gòu)的連接剛度，從而減少預(yù)制墻板對(duì)單體結(jié)構(gòu)剛度的影響。

此外，在外墻門窗開洞處，容易造成應(yīng)力集中，在預(yù)制構(gòu)件脫模、吊裝時(shí)容易產(chǎn)生裂縫或局部混凝土脫落影響觀感。因此應(yīng)在其周邊和角部設(shè)置水平、豎向和角部加強(qiáng)鋼筋。

4 預(yù)制剪力墻套筒連接設(shè)計(jì)

裝配式預(yù)制結(jié)構(gòu)中，預(yù)制構(gòu)件由于在工廠生產(chǎn)制作，逐漸形成流水線化生產(chǎn)工藝，因此相比現(xiàn)場(chǎng)施工構(gòu)件質(zhì)量大幅提升。對(duì)于結(jié)構(gòu)整體的安全可靠性，構(gòu)件的連接往往成為重中之重。目前常見的預(yù)制剪力墻豎向鋼筋的連接方式主要有：套筒灌漿連接、漿錨搭接連接。在地震設(shè)計(jì)狀況下，還應(yīng)根據(jù)《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51231-2016)第5.7.8 條計(jì)算剪力墻水平接縫的受剪承載力。本項(xiàng)目預(yù)制剪力墻邊緣構(gòu)件采用逐根連接，墻身豎向分布筋采用梅花形部分灌漿套筒連接，詳見圖2。規(guī)范同時(shí)還規(guī)定了符合一定條件的厚度不大于200mm 的丙類建筑，剪力墻豎向鋼筋可采用單排連接，此方法有效解決了由于預(yù)制板端的擱置，影響墻身豎向鋼筋的連通問題。

圖2 剪力墻墻身梅花形連接平面剖面示意圖

目前，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或者工人施工水平參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)下層出頭鋼筋和上層預(yù)留套管位置偏差，難以對(duì)齊，當(dāng)移位偏差值超過允許誤差時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致上下層剪力墻無法正確對(duì)位安裝。因此為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)邊緣構(gòu)件為現(xiàn)澆段，剪力墻墻身分段預(yù)制。較長(zhǎng)的墻身由現(xiàn)澆段分成兩段預(yù)制，并且盡量保證預(yù)制墻身的模數(shù)統(tǒng)一，以達(dá)到預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。此外，由于埋入式套筒采用沉頭設(shè)計(jì)，在振動(dòng)、脫模、粗糙面清理等過程中，由于泥漿進(jìn)入埋入式套筒內(nèi)，容易造成套筒被泥漿堵塞，一旦埋入套筒內(nèi)，鋼筋就不能緊固，進(jìn)而影響墻體與結(jié)構(gòu)的正常連接。這兩個(gè)問題還應(yīng)值得今后繼續(xù)深入研究，找到更好的解決方案。

5 結(jié)語

目前，我國(guó)正處在大力推廣預(yù)制裝配式建筑的過程中，預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)的不斷成熟與完善，對(duì)于提高生產(chǎn)效率、降低工程造價(jià)有著積極的促進(jìn)作用，但實(shí)際工程中任然存在許多待解決的問題。本文從實(shí)際工程出發(fā)，結(jié)合具體設(shè)計(jì)中遇到的的幾個(gè)問題加以論述，希望能起到拋磚引玉的作用，引起大家對(duì)預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)問題的關(guān)注和思考。通過如上所論述的幾個(gè)問題，我們可以明顯地感到，預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的制作、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝等細(xì)節(jié)進(jìn)行深入細(xì)致的了解，并進(jìn)行全周期的設(shè)計(jì)，加以BIM 等建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用日趨成熟和廣泛，使得預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)更加合理和科學(xué)。