肖海韻，周 桐，姚 誠(chéng)

(成都市建筑設(shè)計(jì)研究院，四川成都610015)

為貫徹《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》及《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》，發(fā)展新型建造方式，推廣裝配式建筑的要求，促進(jìn)全面推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展，對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)建造方式的重大改革、推廣“適用、經(jīng)濟(jì)、綠色、美觀”的建筑方針政策，推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展，促進(jìn)新型建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，轉(zhuǎn)變建筑業(yè)生產(chǎn)方式，全面提高建筑工程的質(zhì)量、效益和施工效率，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，加大研發(fā)力度，積極試點(diǎn)農(nóng)房裝配式建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目。依托BIM信息技術(shù)手段等，為裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈提供有效的平臺(tái)支撐。

在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)下，農(nóng)村住房情況有了明顯地變化，新建住房逐年遞增，住房品質(zhì)要求也越來(lái)越高，越來(lái)越多的農(nóng)村居民迫切向往與城市一樣的的居住條件，室內(nèi)配套設(shè)施也逐步向城市靠攏。農(nóng)房的工業(yè)化裝配式住宅，一定程度上可以解決這個(gè)問(wèn)題。

低多層PC農(nóng)房的特點(diǎn)就是三層以下，坡屋面，受力明確，體量小，但就全國(guó)農(nóng)房來(lái)說(shuō)則是需求量巨大。如果采用新型建造方式(區(qū)別于現(xiàn)澆方式)，將會(huì)達(dá)到成型質(zhì)量好、效率高的效果。各地根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件差異，配置不同的基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)都可以采用同樣的預(yù)制構(gòu)件，選擇3人戶、4人戶、5人戶的菜單，實(shí)現(xiàn)下訂單訂購(gòu)生產(chǎn)的愿望。

下面以適合4～5人家庭居住的農(nóng)房為例，介紹PC農(nóng)房的設(shè)計(jì)要素。除了基礎(chǔ)和現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)以外，預(yù)制率達(dá)90%以上。

1 項(xiàng)目概況

PC農(nóng)房，建筑使用年限50 a，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，耐火等級(jí)二級(jí)。建筑面積203.55 m2，其中一層建筑面積115.55 m2，二層建筑面積88.00 m2，其中共有臥室3間，起居室1間，生產(chǎn)用房1間及各種輔助用房。兩層鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，層高3 m，坡屋面高1.7 m，室內(nèi)外高差300 mm，7度抗震設(shè)防(圖1、圖2)。

圖1 二層平面

圖2 立面

2 設(shè)計(jì)前期(方案設(shè)計(jì))

設(shè)計(jì)前期與施工方充分討論技術(shù)方案，比如確定起吊最大重量，單個(gè)預(yù)制構(gòu)件最大平面立面尺寸限制，確定運(yùn)輸路線，施工組織設(shè)計(jì)、驗(yàn)收及后期使用。做到規(guī)劃前置，避免了重復(fù)設(shè)計(jì)和勞動(dòng)力的浪費(fèi)。依據(jù)建筑平面，各個(gè)專業(yè)參與討論，確定了哪些構(gòu)件做裝配式。經(jīng)過(guò)多次協(xié)商溝通，最后確定采用全裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，樓板采用預(yù)制疊合樓板+現(xiàn)澆層，預(yù)制外墻，預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，預(yù)制樓梯，坡屋面采用輕鋼屋面。

3 施工圖設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算分析原則

結(jié)構(gòu)分析可采用彈性分析、彈塑性分析、塑性極限分析以及實(shí)驗(yàn)分析方法。鑒于目前有國(guó)家規(guī)范(JGJ 1-2014)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》依據(jù)的地震區(qū)抗震設(shè)計(jì)要求——等同現(xiàn)澆原則，我們采用彈性計(jì)算方法，線性假定。我們這個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計(jì)考慮小震、大震均為彈性設(shè)計(jì)，不考慮其非線性，遵循“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，強(qiáng)接縫，弱構(gòu)件”原則。

整體計(jì)算就采用等同現(xiàn)澆剪力墻計(jì)算，剛度適當(dāng)折減。

連接計(jì)算：根據(jù)(JGJ 1-2014)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》6.5.1規(guī)定接縫的受剪承載力計(jì)算：

(1)持久設(shè)計(jì)狀況：

(2)地震設(shè)計(jì)狀況：

在梁、柱端部箍筋加密區(qū)及剪力墻底部加強(qiáng)部位，尚應(yīng)符合下式要求：

強(qiáng)接縫，弱構(gòu)件。

ηi接縫受剪承載力增大系數(shù)，抗震等級(jí)為一、二級(jí)取1.2，抗震等級(jí)為三、四級(jí)取1.1。

地震設(shè)計(jì)狀況下，預(yù)制剪力墻水平接縫的受剪承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：

式中：fr為垂直穿過(guò)結(jié)合面的鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；N為與剪力設(shè)計(jì)V相應(yīng)的垂直于結(jié)合面的軸向力設(shè)計(jì)值，壓力時(shí)取正，拉力時(shí)為負(fù)；Axl垂直穿過(guò)結(jié)合面的抗剪鋼筋面積；γRE取值0.85。

3.2 疊合樓板設(shè)計(jì)

疊合板的設(shè)計(jì)可根據(jù)接縫構(gòu)造按單向板或雙向板設(shè)計(jì)(圖3～圖7)。我們這次設(shè)計(jì)采用的接縫方法見(jiàn)圖8。疊合板模板配筋見(jiàn)圖9。

圖3 疊合板分類

圖4 密拼接縫

圖5 后澆帶接縫(一)

圖6 后澆帶接縫(二)

圖7 后澆帶接縫(三)

圖8 后澆帶接縫(單位：mm)

圖9 疊合板模板配筋

平面布置圖見(jiàn)圖10。

3.3 預(yù)制墻設(shè)計(jì)

只有兩層的剪力墻結(jié)構(gòu)，全部為構(gòu)造邊緣構(gòu)件。

豎向接縫連接：樓層內(nèi)相鄰預(yù)制剪力墻接縫可以在邊緣構(gòu)件內(nèi)連接，也可以在墻段內(nèi)連接，此項(xiàng)目均在構(gòu)造邊緣構(gòu)件內(nèi)連接(圖11～圖13)。

驗(yàn)算接縫處的抗剪力。

水平鋼筋連接：全部豎向受力鋼筋采用套通灌漿連接，相應(yīng)材料滿足規(guī)范(JG/T 408-2013)《鋼筋連接用套筒灌漿料》、(JG/T 398-2012)《鋼筋連接用灌漿套筒》的要求。套筒底部至頂部向上300 mm范圍內(nèi)，剪力墻水平分布鋼筋加密(圖14～圖16)。

圖10 二層疊合梁板平面布置

圖11 墻段內(nèi)(非邊緣構(gòu)件位置)連接

圖12 構(gòu)造邊緣構(gòu)件內(nèi)連接

3.4 預(yù)制樓梯

樓梯相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較獨(dú)立的單元，規(guī)范要求預(yù)制樓梯宜一端固定，一端滑動(dòng)，滿足結(jié)構(gòu)層間位移要求，且滿足最小擱置長(zhǎng)度75 mm(圖17)。

圖13 A-A斷面

圖14 豎向鋼筋連接構(gòu)造

圖15 A-A斷面

圖16 預(yù)制墻模板配筋

3.5 配合設(shè)備管線施工

每一個(gè)預(yù)制構(gòu)件都要考慮水、電等設(shè)備專業(yè)相關(guān)開(kāi)孔，預(yù)埋等要求，且精準(zhǔn)對(duì)位，繞開(kāi)鋼筋，或者加強(qiáng)措施。

3.6 BIM設(shè)計(jì)

采用REVIT軟件，結(jié)合CAD，完成所有施工圖，BIM設(shè)計(jì)一直貫穿與整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，利用BIM設(shè)計(jì)可以進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題，同時(shí)也可以為后期造價(jià)、運(yùn)維提供可靠支撐。

4 結(jié)束語(yǔ)

正常情況下，預(yù)制構(gòu)件還需進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，以保證制作、運(yùn)輸、吊裝、安裝安全進(jìn)行。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠家有可能還會(huì)就施工工藝問(wèn)題與設(shè)計(jì)協(xié)商討論修改?？偨Y(jié)這個(gè)項(xiàng)目，疊合樓板也可以根據(jù)布置不同，考慮單向板布置，雙向板四邊出筋非常不容易就位，施工難度極大。如果是單向板，一個(gè)方向鋼筋不伸出，相比較而言便于施工，同時(shí)預(yù)制墻體可以再簡(jiǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸，利于模板多次利用，更環(huán)保更綠色，更易建設(shè)。

圖17 預(yù)制樓梯