装配式建筑设计注意点分析

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关键词：装配式建筑；预制梁柱；预制剪力墙；预制楼梯；叠合楼板；预制外围护隔墙；拆分

1结构体系

装配式建筑的结构类型有装配整体式框架结构、装配整体式框架-现浇剪力墙结构、装配整体式剪力墙结构、装配整体式部分框支剪力墙结构等。根据国内外多年的研究成果，装配整体式框架结构，当采用了可靠的节点连接方式和合理的构造措施后，装配整体式框架的结构性能可以等同现浇混凝土框架结构。装配整体式剪力墙结构中，墙体之间的接缝数量多且构造复杂，接缝的构造措施及施工质量对结构整体的抗震性能影响较大，使装配整体式剪力墙结构抗震性能很难完全等同于现浇结构，且国内外对装配式剪力墙结构的研究相对较少，故《装配式混凝土结构技术规程》对装配整体式剪力墙结构的最大适用高度比现浇剪力墙结构做了适当降低，抗震等级要求也适当提高。当结构中竖向构件全部为现浇，且楼盖采用叠合梁板时，房屋的最大适用高度和抗震等级可同现浇结构。框架剪力墙结构中，对于框架与剪力墙均采用装配式的框架-剪力墙结构目前缺少较充分的的研究结果，故建议剪力墙采用现浇结构。

2预制梁柱的拆分与设计

预制梁柱拆分时应尽量统一梁、柱的截面尺寸，并尽量减少次梁的数量。预制构件拆分时还应考虑塔吊的吊装能力，避免少数构件特别重而增加塔吊费用。由于预制的特殊性，模具成本占预制构件总成本的比例相对较高，故采用规整的结构构件、规格较少的预制构件能大幅节约模具成本。预制柱设计时，应尽量采用大直径钢筋，减少钢筋根数的配筋方式。此方式可减少钢筋连接根数，且方便现场安装和施工。柱的钢筋连接方式一般建议采用套筒灌浆连接方式，预制柱底部应设置键槽且建议同时设置粗糙面，柱顶部应设置粗糙面。预制梁设计时，应先明确连接节点，主梁与次梁的连接节点有主梁处预留后浇槽口、次梁端设后浇段底部主筋搭接的连接方式、主次梁搁置式连接等连接方式，一般建议优先采用主梁处预留后浇槽口的连接方式。预制梁的顶面设置粗糙面，梁端面应设置键槽且建议同时设置粗糙面。节点设计时，特别注意各方向梁钢筋的避让，包括梁与梁的钢筋避让，梁与柱的钢筋避让等，防止后期安装出现问题。

3预制剪力墙的拆分与设计

预制剪力墙拆分时，可采用调整后浇段长度的方式，尽量减少预制构件的规格，节约模具费用。边缘构件建议采用现浇的方式，边缘构件为重要的受力部位，从现阶段看，现浇连接更为可靠，且边缘构件往往有梁搁置，采用现浇连接方式更简单合理。预制剪力墙宽度不宜太宽，一般建议不大于4m，一是考虑塔吊的吊重能力，二是剪力墙太宽竖向连接钢筋较多，现场校准出筋的难度加大，容易出现局部出筋不准，使预制墙板安装不上的问题。预制剪力墙设计时，水平钢筋的间距应根据不同连接方式满足《装配式混凝土结构技术规程中》的钢筋间距要求。水平钢筋采用与后浇混凝土钢筋搭接的连接方式。竖向钢筋一般采用大直径钢筋，同侧钢筋的间距不大于600mm,两侧钢筋梅花状布置。中部增设直径6的分布钢筋。竖向钢筋连接方式一般建议采用套筒灌浆连接方式。预制剪力墙的顶部和底部应设置粗糙面，侧面一般建议设置键槽，也可设置粗糙面。

4预制楼板的拆分与设计

预制楼板拆分时应考虑标准模数化，可通过调节后浇带宽度的方式尽量减少预制构件的规格。预制楼板拆分时还应注意生产和运输的最大宽度，生产流水线模台宽度为3.5m，最大运输宽度各地要求也不尽相同，一般最大宽度应控制在3.1m内（包括出筋的长度）。此外还应考虑模台的利用率，考虑模台的尺寸，合理的设计楼板尺寸，使生产效率提高。叠合板厚度一般情况可采用60mm，当楼板长度较长时（如超过6m）可加大预制板的厚度。后浇混凝土叠合层厚度考虑机电走管等，一般不小于70mm,如管线较少的话可采用60mm，管线密集区域还应根据实际情况加大现浇层厚度。连廊等结构薄弱部位宜采用现浇楼板，如确实需要采用叠合楼板，应适当加厚现浇层的厚度。考虑到连廊在水平力作用下会受到较大的拉力，则应在钢筋搭接处等薄弱位置附加钢筋，确保连廊叠合楼板的的抗拉能力不小于现浇时的楼板的抗拉能力。卫生间、屋面等防水要求较高的区域宜采用现浇楼板，如必需采用叠合楼板，则应加大现浇楼板的厚度。预制板设计时，钢筋规格不宜过多，钢筋间距考虑模具的通用性建议采用150和200的钢筋间距。预制板间的钢筋连接采用钢筋搭接的方式，为了减少搭接长度，一般采用端部带135弯钩的出筋方式。楼板支座钢筋一般出筋到支座的中部，应特别注意特殊情况的预制板出筋锚固，如与核心筒抗震墙连接的楼板，底板钢筋也要满足抗震要求的锚固长度，此时应加大出筋长度。预制板的顶面及侧面均应设置粗糙面。

5预制楼梯的拆分和设计

预制楼梯拆分时，应注意同规格的预制楼梯的数量，由于预制楼梯模具费用很高，单同规格的预制楼梯数量较少时，楼梯宜采用现浇楼梯。当有多个单元时，楼梯尽量设计成平移关系，不要设计成镜像关系，以节约楼梯模具费用。预制楼梯设计时，支座一端采用固定铰支座，一端采用滑动铰支座。预制剪刀楼梯如采用板式楼梯，单个构件会比较重，一般会超过5t，考虑到塔吊的吊重能力和现场施工的方便程度，建议优先采用梁式楼梯，如需进一步控制楼梯重量，可采用梁式轻型楼梯，楼梯重量可控制在2.8t以内，可以满足普通塔吊的吊重要求。如预制楼梯处有剪力墙时，应注意预制楼梯不能作为剪力墙面外的支撑点，需单独复核剪力墙的平面外稳定性。

6预制外围护墙体的设计

预制外围护墙体一般可采用PC填充墙、轻质条板、ALC组合大板等。PC填充墙为目前预制外围护墙最常见的做法，底部采用螺纹盲孔连接方式与主体连接，顶部采用预留钢筋，侧面采用预留接驳螺栓的方式与主体连接。此连接方式对主体结构刚度影响较大，且计算时无法准确考虑此影响，对结构有一定的安全隐患，此外PC填充墙的造价比较高。优势是PC隔墙防水性能较好。轻质条板，目前常用的为ALC条板，可以在主体结构完成后安装。常规采用钩头螺栓法或滑动S板法与主体结构连接。优势是安装方便、造价低。缺点是防水性能较差，一般仅用于防水要求不高的区域。ALC组合大板是要求在工厂里由条板拼接成满足设计要求尺寸且施加预应力的整板，ALC大板条板平接缝方向需满足设计正常使用、运输吊装的抗裂要求。ALC大板与主体同步施工，底部采用坐浆加预埋件的方式与主体连接，顶面和侧面采用预留接驳螺栓的方式与主体连接。由于和主体同步施工，且有连接件相连，故防水性较好。ALC组装大板的优势是本身为轻质、自保温墙体，对主体结构刚度影响较小,且造价大幅低于PC隔墙板［1］。

7结束语

设计人员在装配式建筑设计时需要考虑的因素比较多，比如合理的确定结构形式和抗震等级、合理的选择预制构件连接节点、合理的拆分预制构件、合理的选择预制构件类型和材料、合理的进行预制构件设计等。是否合理的设计对工程造价、生产及安装效率甚至结构的安全性均有较大影响，广大设计人员在进行装配式设计时，应充分考虑所有因素，使设计经济、安全、合理。

参考文献

［1］建设部.JGJ1-2014装配式混凝土结构技术规程［M］.北京：中国建筑工业出版社，2014.

作者：吴晓 单位：浙江绿建建筑设计有限公司