裝配式建筑的設計應用實踐

成財輝

（廣東省建科建筑設計院有限公司，廣東 廣州 510000）

1 項目概況

廣東工程職業技術學院清遠校區項目是以設計為主導的，采用設計、采購、施工總承包的方式進行建設的EPC項目。二期建設認真落實《廣東省人民政府辦公廳關于大力發展裝配式建筑的實施意見》，從技術可行性、構件標準化程度、場地空間大小、施工安全管理等因素，對二期新建建筑綜合分析，制定裝配式建筑設計方案。其中選取了22#后勤樓按《裝配式建筑評價標準》AAA級裝配式建筑進行設計。

后勤樓地上七層，無地下室，首層層高3.6m，二至七層層高3.0m，為框架結構。標準層由20個標準后勤間、走道和交通核組成，平面布置規整。

設計遵循標準化、模數化、少規格、多組合的原則進行合理的預制拆分，綜合考慮預制構件的受力、運輸安裝便捷性、經濟性和防水性能等。根據后勤樓的特點，設計采用的裝配式技術配置有：預制墻板、預制柱、疊合梁、疊合板、全預制板及預制混凝土外墻板、集成衛生間、干式工法樓面和管線分離。

2 預制墻板

本設計采用預制外墻板選用12cm預制混凝土墻板（PC板），其他圍護墻選用10cm+10cm密拼及8cm+8cm密拼的發泡陶瓷板、玻璃門窗；內隔墻采用200mmALC內墻板。

墻板與墻板、墻板與門窗的接縫防水是預制圍護墻需要解決的主要問題之一。本建筑預制外墻采用明縫的防水形式，設有三道防水措施。最外側采用高彈力的耐候防水膠，中間部分為物理空腔形成的減壓空間，內側使用預嵌在混凝土中的防水橡膠條上下互相壓緊來起到防水效果，在墻面之間的十字接頭處在橡膠止水帶之外再增加一道高分子密封膠防水，其主要作用是利用密封膠良好的彈性封堵橡膠止水帶相互錯動可能產生的細微縫隙。同時，設一處引水管，可將滲入減壓空間的雨水引導到室外。另外，混凝土墻板的水平接縫比結構平面低50mm，使即使外墻接縫漏水，水也不會經水平接縫滲入室內，形成二道防線。

3 集成衛生間

本建筑主要功能房間為住宿，設有大量獨立衛生間，方案需考慮滿足集成衛生間得分要求且成本不宜過高，因此衛生間采用了成品玻璃作為內墻隔斷，天花設置鋁合金吊頂，即達到了使用美觀要求，又使墻面、頂面可采用干式工法，滿足裝配式得分要求，有效降低成本及施工難度。

4 預制柱

本建筑荷載較小，柱軸壓比限制較松，三層及以上的預制柱可采用更小的截面，但本建筑層數有限，截面優化所減少的混凝土、鋼筋量有限，反而會增加構件的模具數量，降低預制構件的重復利用率；而且不同預制柱截面的節點連接也會更復雜，增加構件制作及現場安裝的難度。所以本建筑的預制柱不做變截面處理。

本次設計預制柱柱底連接有“柱下套筒”和“柱上套筒”兩種形式。首層采用“柱下套筒”形式來實現延性連接，以保證柱底塑性鉸的開展而不會產生脆性破壞。二層及以上則采用“柱上套筒”形式進行連接。

在預制柱現場吊裝連接中，伸出鋼筋的碰撞問題尤為突出。預制柱若按現澆結構配置柱縱筋，將可能導致與其相連的框架梁縱筋產生碰撞，而且預制構件伸出鋼筋難以二次加工彎曲避讓，以上均影響施工效率及質量。因此本項目預制柱的配筋盡量采用大直徑鋼筋，減少縱筋間距。七層的預制柱因部分需連接出天面梯屋的現澆柱，需在預制柱中預埋對應梯屋柱鋼筋，以機械連接方式與上部現澆柱鋼筋連接。

圖1 預制墻板

5 干式工法樓面

干式工法樓面采用全預制樓板，面層飾面用瓷磚膠進行面磚薄貼。但對比現澆樓板和疊合板做法，此做法成本較高，對施工技術要求嚴格，不建議使用于平面面積大，功能較復雜的建筑。

6 疊合梁

本建筑各主梁、次梁受力相近，設計采用全樓包絡法對梁配筋。為減少梁柱現澆節點的碰撞問題，在框架梁底筋滿足抗震要求的前提下，在梁端處作梁底筋截斷，僅保留兩根角筋。同時把梁底筋的彎起避讓納入到設計中，減少現場發生鋼筋碰撞的可能。設計僅在框架梁梁端箍筋加密區設置梁側凹口，其余范圍不設凹口，進一步減少現場的澆筑量。

預制梁應避開構造復雜的位置，如帶有造型、預埋件等部位，避免在疊合梁上作過多的鋼筋預埋或留孔，避免因預制偏差影響現場施工；其次預制梁兩側板高應一致，避免為了降板產生需特制的梁截面，造成預制構件生產模具的增加；另外，如果梁柱節點兩個方向的框架梁均預制，設計時應充分考慮梁端底筋在節點區內的碰撞問題，從目前裝配式項目的經驗看來，疊合梁選擇上更需要盡可能減少梁梁連接，因其節點往往因施工、預制偏差造成現場難以連接。

7 鋼筋桁架疊合板

本項目僅在防水要求較高的區域（天面層、衛生間）采用疊合板，設計采用常見桁架疊合板模數（60mm預制層+70mm/80mm現澆層）；板塊劃分參照標準層內全預制板劃分方法。

鋼筋桁架疊合板在配筋上與普通現澆樓板無太多差別。對于衛生間降板處疊合板，本項目采用非出筋法進行深化設計，以解決現場由于衛浴的小量降板造成的板、梁筋碰撞問題；而屋面疊合板則全部采用出筋方法。

圖2 預制板平面布置

8 全預制板

由于疊合板存在如下幾個問題：①混凝土底板較薄，吊裝不注意易損壞；②疊合板需布設桁架鋼筋，增加構件的含鋼量，同時現場澆筑量大，澆筑凝結慢，并不能很好地達到裝配式建筑綠色環保的目的；其次由于疊合板較薄，而且表面還需按規范要求做粗糙面，質量難控制。

因此，我們在除了在衛生間區域及天面層區域采用鋼筋桁架疊合板外，其余區域均采用100mm厚全預制樓板。設計僅在梁支座板端連接處及板間拼縫處設置現澆段，預制板底筋不伸出，采用附加底筋的連接形式；兩板端支座面筋伸出相互搭接，從而降低預制構件運輸尺寸和吊裝時的難度，減少鋼筋碰撞，提高安裝效率。

原則上，預制板的布置一般以單向板布置為多，本項目中，走廊區域板塊為單向布置，但若做成一整塊預制板，全預制板的尺寸達6.9m×2.3m，重量4.126t，對生產，運輸和安裝都造成困難。因此根據其單向受力特點和走廊對觀感要求較低，將走廊區域拆分為2塊預制板，通過密拼的形式連接。宿舍內則是由于板塊受力為雙向受力及美觀需要，選取了現澆段的連接方式。

由于衛生間區域采用鋼筋桁架疊合板，標準層中涉及兩種不同厚度板塊的連接問題（疊合板140mm厚，全預制板100mm厚）。本項目中銜接兩種板塊的疊合次梁參照疊合主梁凹槽構造規定，設計了非平齊式凹口以平齊兩邊板面。

經本項目實踐，全預制板適用于防水要求較低的功能區域。在板塊劃分上，由于全預制板包含大量預制體積，同面積的板塊下全預制板相比疊合板會更重。為避免板塊劃分受限起吊重量而出現過小的尺寸，全預制板更適用于板跨、荷載不大的區域（如走廊、宿舍等區域），以壓縮板塊設計厚度和自重。板塊配筋上，由于板間的凹槽（現澆節點）為鋼筋搭接長度控制，在板筋不至于過密的情況下應盡量選取小直徑鋼筋，以壓縮板間凹槽的寬度來減少現場的澆筑體積。再者，裝配率計算上預制構件間的現澆區域有寬度要求，選取小直徑板筋也有利于裝配率的計算。現場施工過程中，現場人員須對進場預制板作仔細驗收，對板筋保護層過厚等不符設計的構件予以退回，保證預制構件的入場質量。

9 管線分離

本建筑的管線分離方案主要是管線梁下吊裝、立管明裝或設于隔墻空腔內及管井對于管道穿預制板、穿梁、潔具排水接口洞口的預埋，設計應精細化各類孔洞定位和尺寸要求，以確保孔洞預埋正確及標準統一。

隨著裝配式建筑趨勢的發展，排水專業設計將趨向于同層排水技術，其不穿越樓板，滿足管線分離式安裝要求和干式工法要求，對裝配式預制構件無影響，有利于與其他機電管道的集成布置，便于后期機電管道同步安裝，縮短施工周期。

10 結語

裝配式建筑是一個系統工程，作為一項新型的建造方式，需要設計、生產、施工各單位的密切配合，大力發展裝配式建筑有利于節約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產效率。第一次嘗試裝配式建筑設計，希望以上的經驗能夠為大家提供參考和借鑒。