裝配式建筑設計注意點分析
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關鍵詞：裝配式建筑；預制梁柱；預制剪力墻；預制樓梯；疊合樓板；預制外圍護隔墻；拆分
1結構體系
裝配式建筑的結構類型有裝配整體式框架結構、裝配整體式框架-現澆剪力墻結構、裝配整體式剪力墻結構、裝配整體式部分框支剪力墻結構等。根據國內外多年的研究成果，裝配整體式框架結構，當采用了可靠的節(jié)點連接方式和合理的構造措施后，裝配整體式框架的結構性能可以等同現澆混凝土框架結構。裝配整體式剪力墻結構中，墻體之間的接縫數量多且構造復雜，接縫的構造措施及施工質量對結構整體的抗震性能影響較大，使裝配整體式剪力墻結構抗震性能很難完全等同于現澆結構，且國內外對裝配式剪力墻結構的研究相對較少，故《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》對裝配整體式剪力墻結構的最大適用高度比現澆剪力墻結構做了適當降低，抗震等級要求也適當提高。當結構中豎向構件全部為現澆，且樓蓋采用疊合梁板時，房屋的最大適用高度和抗震等級可同現澆結構。框架剪力墻結構中，對于框架與剪力墻均采用裝配式的框架-剪力墻結構目前缺少較充分的的研究結果，故建議剪力墻采用現澆結構。
2預制梁柱的拆分與設計
預制梁柱拆分時應盡量統(tǒng)一梁、柱的截面尺寸，并盡量減少次梁的數量。預制構件拆分時還應考慮塔吊的吊裝能力，避免少數構件特別重而增加塔吊費用。由于預制的特殊性，模具成本占預制構件總成本的比例相對較高，故采用規(guī)整的結構構件、規(guī)格較少的預制構件能大幅節(jié)約模具成本。預制柱設計時，應盡量采用大直徑鋼筋，減少鋼筋根數的配筋方式。此方式可減少鋼筋連接根數，且方便現場安裝和施工。柱的鋼筋連接方式一般建議采用套筒灌漿連接方式，預制柱底部應設置鍵槽且建議同時設置粗糙面，柱頂部應設置粗糙面。預制梁設計時，應先明確連接節(jié)點，主梁與次梁的連接節(jié)點有主梁處預留后澆槽口、次梁端設后澆段底部主筋搭接的連接方式、主次梁擱置式連接等連接方式，一般建議優(yōu)先采用主梁處預留后澆槽口的連接方式。預制梁的頂面設置粗糙面，梁端面應設置鍵槽且建議同時設置粗糙面。節(jié)點設計時，特別注意各方向梁鋼筋的避讓，包括梁與梁的鋼筋避讓，梁與柱的鋼筋避讓等，防止后期安裝出現問題。
3預制剪力墻的拆分與設計
預制剪力墻拆分時，可采用調整后澆段長度的方式，盡量減少預制構件的規(guī)格，節(jié)約模具費用。邊緣構件建議采用現澆的方式，邊緣構件為重要的受力部位，從現階段看，現澆連接更為可靠，且邊緣構件往往有梁擱置，采用現澆連接方式更簡單合理。預制剪力墻寬度不宜太寬，一般建議不大于4m，一是考慮塔吊的吊重能力，二是剪力墻太寬豎向連接鋼筋較多，現場校準出筋的難度加大，容易出現局部出筋不準，使預制墻板安裝不上的問題。預制剪力墻設計時，水平鋼筋的間距應根據不同連接方式滿足《裝配式混凝土結構技術規(guī)程中》的鋼筋間距要求。水平鋼筋采用與后澆混凝土鋼筋搭接的連接方式。豎向鋼筋一般采用大直徑鋼筋，同側鋼筋的間距不大于600mm,兩側鋼筋梅花狀布置。中部增設直徑6的分布鋼筋。豎向鋼筋連接方式一般建議采用套筒灌漿連接方式。預制剪力墻的頂部和底部應設置粗糙面，側面一般建議設置鍵槽，也可設置粗糙面。
4預制樓板的拆分與設計
預制樓板拆分時應考慮標準模數化，可通過調節(jié)后澆帶寬度的方式盡量減少預制構件的規(guī)格。預制樓板拆分時還應注意生產和運輸的最大寬度，生產流水線模臺寬度為3.5m，最大運輸寬度各地要求也不盡相同，一般最大寬度應控制在3.1m內（包括出筋的長度）。此外還應考慮模臺的利用率，考慮模臺的尺寸，合理的設計樓板尺寸，使生產效率提高。疊合板厚度一般情況可采用60mm，當樓板長度較長時（如超過6m）可加大預制板的厚度。后澆混凝土疊合層厚度考慮機電走管等，一般不小于70mm,如管線較少的話可采用60mm，管線密集區(qū)域還應根據實際情況加大現澆層厚度。連廊等結構薄弱部位宜采用現澆樓板，如確實需要采用疊合樓板，應適當加厚現澆層的厚度?？紤]到連廊在水平力作用下會受到較大的拉力，則應在鋼筋搭接處等薄弱位置附加鋼筋，確保連廊疊合樓板的的抗拉能力不小于現澆時的樓板的抗拉能力。衛(wèi)生間、屋面等防水要求較高的區(qū)域宜采用現澆樓板，如必需采用疊合樓板，則應加大現澆樓板的厚度。預制板設計時，鋼筋規(guī)格不宜過多，鋼筋間距考慮模具的通用性建議采用150和200的鋼筋間距。預制板間的鋼筋連接采用鋼筋搭接的方式，為了減少搭接長度，一般采用端部帶135彎鉤的出筋方式。樓板支座鋼筋一般出筋到支座的中部，應特別注意特殊情況的預制板出筋錨固，如與核心筒抗震墻連接的樓板，底板鋼筋也要滿足抗震要求的錨固長度，此時應加大出筋長度。預制板的頂面及側面均應設置粗糙面。
5預制樓梯的拆分和設計
預制樓梯拆分時，應注意同規(guī)格的預制樓梯的數量，由于預制樓梯模具費用很高，單同規(guī)格的預制樓梯數量較少時，樓梯宜采用現澆樓梯。當有多個單元時，樓梯盡量設計成平移關系，不要設計成鏡像關系，以節(jié)約樓梯模具費用。預制樓梯設計時，支座一端采用固定鉸支座，一端采用滑動鉸支座。預制剪刀樓梯如采用板式樓梯，單個構件會比較重，一般會超過5t，考慮到塔吊的吊重能力和現場施工的方便程度，建議優(yōu)先采用梁式樓梯，如需進一步控制樓梯重量，可采用梁式輕型樓梯，樓梯重量可控制在2.8t以內，可以滿足普通塔吊的吊重要求。如預制樓梯處有剪力墻時，應注意預制樓梯不能作為剪力墻面外的支撐點，需單獨復核剪力墻的平面外穩(wěn)定性。
6預制外圍護墻體的設計
預制外圍護墻體一般可采用PC填充墻、輕質條板、ALC組合大板等。PC填充墻為目前預制外圍護墻最常見的做法，底部采用螺紋盲孔連接方式與主體連接，頂部采用預留鋼筋，側面采用預留接駁螺栓的方式與主體連接。此連接方式對主體結構剛度影響較大，且計算時無法準確考慮此影響，對結構有一定的安全隱患，此外PC填充墻的造價比較高。優(yōu)勢是PC隔墻防水性能較好。輕質條板，目前常用的為ALC條板，可以在主體結構完成后安裝。常規(guī)采用鉤頭螺栓法或滑動S板法與主體結構連接。優(yōu)勢是安裝方便、造價低。缺點是防水性能較差，一般僅用于防水要求不高的區(qū)域。ALC組合大板是要求在工廠里由條板拼接成滿足設計要求尺寸且施加預應力的整板，ALC大板條板平接縫方向需滿足設計正常使用、運輸吊裝的抗裂要求。ALC大板與主體同步施工，底部采用坐漿加預埋件的方式與主體連接，頂面和側面采用預留接駁螺栓的方式與主體連接。由于和主體同步施工，且有連接件相連，故防水性較好。ALC組裝大板的優(yōu)勢是本身為輕質、自保溫墻體，對主體結構剛度影響較小,且造價大幅低于PC隔墻板［1］。
7結束語
設計人員在裝配式建筑設計時需要考慮的因素比較多，比如合理的確定結構形式和抗震等級、合理的選擇預制構件連接節(jié)點、合理的拆分預制構件、合理的選擇預制構件類型和材料、合理的進行預制構件設計等。是否合理的設計對工程造價、生產及安裝效率甚至結構的安全性均有較大影響，廣大設計人員在進行裝配式設計時，應充分考慮所有因素，使設計經濟、安全、合理。
參考文獻
［1］建設部.JGJ1-2014裝配式混凝土結構技術規(guī)程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.
作者：吳曉 單位：浙江綠建建筑設計有限公司