曾 盛

(廈門上城建筑設(shè)計(jì)有限公司 福建廈門 361012)

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于福建省泉州市,項(xiàng)目總建筑面積216 935.80m2，地上建筑面積175 105.80m2,地下建筑面積41 830.00m2。由10棟高層住宅、物業(yè)用房、變配電室及單層地下車庫組成，高層住宅33～34層。選取平面及戶型均一致的6#樓、7#樓、8#樓采用裝配式建造。裝配式建筑實(shí)施面積占比為21.1%>20%, 滿足用地指標(biāo)要求。各樓棟預(yù)制率為15.16%>15.0%,滿足福建省工業(yè)化建筑認(rèn)定管理(試行)辦法[1]。

2 裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容及流程

裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)工作內(nèi)容如表1所示。裝配式混凝土建筑拆分及深化設(shè)計(jì)流程如圖1～圖2所示。

圖1 項(xiàng)目采用裝配式建造概況

階段建筑設(shè)計(jì)裝配式建筑設(shè)計(jì)土地獲?、賾粜团浔?②層數(shù);③建筑高度。①當(dāng)?shù)匮b配式政策要求:裝配率、預(yù)制率要求;面積占比要求;獎(jiǎng)勵(lì)政策。②單體裝配式實(shí)施可行性及是否需要采用精裝修等預(yù)制率增加項(xiàng)(福建省地區(qū)政策)。概念方案①主體棟型;②總圖布局。①棟型分析、優(yōu)化(滿足標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系列化要求);②裝配體系確定;③裝配范圍初步界定;④預(yù)制構(gòu)件種類確定。方案設(shè)計(jì)①根據(jù)裝配優(yōu)化建議,方案深度到位;②完成方案設(shè)計(jì)。①根據(jù)建設(shè)單位要求、裝配式建筑建筑面積要求、建設(shè)單位分期建設(shè)、施工標(biāo)段劃分、建設(shè)單位預(yù)售要求、現(xiàn)場施工組織及戶型標(biāo)準(zhǔn)化要求,確定總圖中裝配式建筑樓棟;②確定裝配式建筑構(gòu)件范圍;③明確預(yù)制構(gòu)件種類、數(shù)量;④核算裝配率、預(yù)制率。初步設(shè)計(jì)①各專業(yè)按總體階段深度要求進(jìn)行設(shè)計(jì),功能分析,提資修改;②完成初步設(shè)計(jì)。①樓棟拆分方案;②建筑三維模型分析、預(yù)制構(gòu)件優(yōu)化;③主要裝配連接構(gòu)造設(shè)計(jì);④結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化、結(jié)構(gòu)模型分析;⑤施工可行性分析建議;⑥構(gòu)件生產(chǎn)成本分析建議。施工圖設(shè)計(jì)①平、立、剖面圖;②大樣節(jié)點(diǎn)細(xì)化;③確定室內(nèi)布點(diǎn)、機(jī)電點(diǎn)位;④完成施工圖設(shè)計(jì)。①裝配式建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)計(jì)說明;②提供裝配式構(gòu)造節(jié)點(diǎn);③提供特殊裝配式構(gòu)造,確認(rèn)方案;④施工塔吊選型、場地道路設(shè)置原則、PC構(gòu)件堆場布置。

圖2 裝配式混凝土建筑拆分及深化設(shè)計(jì)流程

3 裝配式混凝土建筑拆分要點(diǎn)

拆分設(shè)計(jì)時(shí)，宜使預(yù)制構(gòu)件滿足建筑使用功能、模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件尺寸，減少預(yù)制構(gòu)件種類，方便現(xiàn)場裝配連接。預(yù)制構(gòu)件的形狀及重量應(yīng)能滿足構(gòu)件生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)條件、交通運(yùn)輸?shù)目尚行院褪┕さ跹b設(shè)備的要求，具體如表2～表3所示。

表2 預(yù)制構(gòu)件的重量限制

表3 預(yù)制構(gòu)件的尺寸、形狀限制

注：①預(yù)制廠到施工現(xiàn)場道路過窄，大型車輛轉(zhuǎn)彎調(diào)頭要求、中途有橋梁限重、限高天橋、限高隧道等，均會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件尺寸形成限制。

②福建區(qū)域一般住宅項(xiàng)目控制疊合梁、疊合板不大于2t,預(yù)制樓梯不大于5t,具體需結(jié)合塔吊布置及選型要求優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件重量。

③貨車超出18.1×2.55×4m(長×寬×高)之一運(yùn)輸時(shí),屬于超限運(yùn)輸，需要提前申請(qǐng)。正常運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件最大尺寸為13×2.5×2.8m(長×寬×高)(拖車臺(tái)面高度1.2m)[2]。

目前車道最大寬度3.75m，橋隧最大凈空高度5m，超限運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件最大尺寸為 3.75×3.9m(寬×高)，長度不限制。

(1)疊合板拆分要點(diǎn)：在板的次要受力方向拆分，板縫垂直于板的長邊；在板的受力小的部位分縫；板的寬度不超過運(yùn)輸超寬的限制和工廠生產(chǎn)線模臺(tái)寬度的限制；盡可能統(tǒng)一或減少板的規(guī)格；有管線穿過的樓板，拆分時(shí)考慮避免與鋼筋或桁架筋的沖突；板縫避開燈具、接線盒或吊扇位置。相對(duì)于寬縫連接的雙向疊合板，單向疊合板板側(cè)不出筋便于生產(chǎn)，施工現(xiàn)場采用密縫做法可節(jié)省現(xiàn)澆帶模板，便于現(xiàn)場施工，但存在板縫不平整及開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)疊合梁拆分要點(diǎn)：主次梁交接時(shí)，最好是次梁預(yù)制主梁現(xiàn)澆，如主次梁均預(yù)制，采用鋼筋套筒連接、主梁上預(yù)留后澆段、企口連接、鋼企口連接[3]等；兩個(gè)垂直相交次梁拆分時(shí)，一級(jí)次梁一般現(xiàn)澆，若一級(jí)次梁預(yù)制，垂直該梁交接處采用預(yù)留后澆段，預(yù)制梁需要預(yù)留套筒或出筋，為方便吊裝運(yùn)輸，一般不用后者；對(duì)受力較大的梁，采用疊合梁不能滿足要求時(shí)，采用現(xiàn)澆梁(例如受力較大的連梁、框架梁，需滿足《裝規(guī)》 6.5.1條梁端接縫受剪承載力要求)[4]；考慮梁底筋長度限制，底筋長度一般不宜大于12m；疊合梁預(yù)制部分高度一般不小于梁高40%；疊合梁預(yù)制部分梁端需滿足設(shè)置抗剪鍵(槽)要求，疊合梁預(yù)制部分最小總高不宜小于200mm。

(3)預(yù)制樓梯拆分要點(diǎn)：對(duì)于樓梯間外甩、剪力墻無樓板支撐時(shí)，樓梯宜采用現(xiàn)澆，梯板側(cè)向與剪力墻整澆；預(yù)制樓梯宜采用上端固定鉸接下端滑動(dòng)鉸接的連接方式，也可采用上端固定(出筋現(xiàn)澆)下端滑動(dòng)鉸接；雙跑樓梯采用整段預(yù)制板式樓梯；剪刀樓梯，采用整段預(yù)制板式樓梯，當(dāng)樓梯重量過重，結(jié)合塔吊平面布置提高塔吊型號(hào)增加費(fèi)用時(shí)，采用整段預(yù)制梁式樓梯、分段預(yù)制樓梯或采取踏步內(nèi)設(shè)置芯筒等減重措施的預(yù)制樓梯(表4)。

表4 預(yù)制樓梯重量參考值

該項(xiàng)目高層住宅部分均采用剪力墻結(jié)構(gòu)，選取6#樓、7#樓、8#樓采用裝配式建造。采用的預(yù)制構(gòu)件類型包括：疊合板、預(yù)制樓梯、疊合梁，拆分方案詳見表5、圖3。

表5 6#樓、7#樓、8#樓預(yù)制構(gòu)件分布及預(yù)制率占比

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制構(gòu)件平面布置圖

4 預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 疊合板深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)預(yù)制板間按分離式接縫，按單向板設(shè)計(jì)，長寬比不大于3的四邊支承疊合板；當(dāng)預(yù)制板采用整體式接縫或不接縫時(shí)，按雙向板設(shè)計(jì)[5]。該項(xiàng)目疊合板按雙向板設(shè)計(jì)，預(yù)制疊合板采用整體式接縫(設(shè)現(xiàn)澆帶連接)，如圖4所示。該項(xiàng)目北側(cè)部分開間剪力墻端，未設(shè)置框架梁，疊合板底鋼筋支座處采用圖5加強(qiáng)板鋼筋錨固的做法。疊合板深化設(shè)計(jì)流程如圖6所示。

圖4 雙向疊合板-現(xiàn)澆區(qū)接縫構(gòu)造

圖5 北側(cè)剪力墻端未設(shè)置框架梁開間處：雙向疊合板-板端支座構(gòu)造

圖6 疊合板深化設(shè)計(jì)流程

疊合板的吊點(diǎn)設(shè)置，宜使吊點(diǎn)處板面的負(fù)彎矩與吊點(diǎn)之間的正彎矩大致相等。疊合板的生產(chǎn)、運(yùn)輸及施工階段驗(yàn)算，一般由脫模階段控制。脫模起吊時(shí)，疊合板截面承載力計(jì)算由單根鋼筋桁架和鋼筋混凝土板組成的等效組合梁為單元進(jìn)行驗(yàn)算，確?；炷敛婚_裂、上弦筋受拉不屈服、上弦筋受壓不失穩(wěn)、桁架下弦筋及板內(nèi)受力鋼筋不屈服、鋼筋桁架吊點(diǎn)支座處斜筋不失穩(wěn)及吊點(diǎn)承載力應(yīng)滿足要求。疊合板采用4點(diǎn)起吊時(shí)，吊點(diǎn)位置如圖7所示；采用6點(diǎn)起吊時(shí)，吊點(diǎn)位置如圖2所示。一般情況下，疊合板跨度在3.9m以下、寬2.4m以下的板，設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)(圖7)；跨度在4.2m～6.0m，寬2.4m以下的板,設(shè)置6個(gè)吊點(diǎn)(圖8)。邊緣吊點(diǎn)距板的端部不宜過大，長度小于3.9m的板，懸臂段不大于600mm;長度為4.2m～6.0m的板，懸臂長度不大于900mm。

圖7 疊合板4點(diǎn)起吊吊點(diǎn)設(shè)置

圖8 疊合板6點(diǎn)起吊吊點(diǎn)設(shè)置

4.2 疊合梁深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

疊合梁預(yù)制部分長度，按兩端搭接于墻端或柱端10mm確定；疊合梁預(yù)制部分高度，按結(jié)構(gòu)梁高減去梁兩側(cè)最大板厚確定，并考慮降板影響；疊合梁頂存在疊合樓板時(shí)，考慮制作偏差、施工安裝偏差、標(biāo)高調(diào)整方式和封堵方式等影響，疊合梁預(yù)制部分高度再多減少10mm；疊合梁頂疊合層厚度框架梁不宜小于150mm，次梁不宜小于120mm[4]；疊合梁邊梁在臨邊梁上側(cè)做返邊時(shí)，返邊高度不宜超過200mm；疊合梁預(yù)制部分與后澆層結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗糙面，粗糙面凹凸深度不小于6mm[5]；疊合梁預(yù)制部分梁端應(yīng)設(shè)置鍵槽且宜設(shè)置粗糙面，構(gòu)造要求如圖9所示[3]。

疊合梁預(yù)制部分吊點(diǎn)布置應(yīng)使吊點(diǎn)處預(yù)制梁面的負(fù)彎矩與吊點(diǎn)之間的正彎矩大致相等。吊點(diǎn)按重心位置對(duì)稱布置，沿梁厚居中布置；端部吊點(diǎn)距邊最大尺寸不宜大于1000mm,兩吊點(diǎn)之間最大間距不宜大于2400mm，且不宜布置在梁箍筋加密區(qū)，如圖9所示。

圖9 疊合梁預(yù)制部分梁端鍵槽構(gòu)造示意

疊合梁預(yù)制部分配筋設(shè)計(jì)時(shí)，明確梁底筋、箍筋、腰筋、拉筋等鋼筋規(guī)格、牌號(hào)、間距、抗震要求等。

(1)疊合梁底筋：梁底支座鋼筋越多，施工難度越大，根據(jù)《16G101》采用底筋部分錨入支座內(nèi)做法，減少底筋錨入支座內(nèi)數(shù)量，如圖10所示；框架梁與墻柱齊平時(shí)，梁底側(cè)面鋼筋與墻柱鋼筋碰撞，則將底筋按1∶6水平彎折錨入支座，或?qū)⒘旱讉?cè)邊受力筋內(nèi)移，并設(shè)置不錨入支座的構(gòu)造鋼筋，如圖10～圖11所示；疊合梁底筋采用機(jī)械錨固時(shí)，注意機(jī)械錨固端頭的凈距要求：當(dāng)不滿足時(shí)，采用增加部分底筋錨固長度，使其錯(cuò)開；疊合梁在支座交匯時(shí)，為避免梁底鋼筋碰撞，將左、右梁底鋼筋分別上、下1∶6豎向彎折，避免碰撞，如圖10所示。

圖10 疊合梁底縱筋豎向避讓詳圖

(2)疊合梁箍筋：抗震等級(jí)為一、二級(jí)框架梁的梁端加密區(qū)，采用封閉箍，疊合梁受扭時(shí)，采用整體封閉箍筋；整體封閉箍筋的搭接部分，宜設(shè)計(jì)在預(yù)制部分。其余情況，為方便梁面現(xiàn)澆疊合層鋼筋綁扎，將箍筋設(shè)計(jì)為組合封閉箍筋，但會(huì)增加現(xiàn)場箍筋帽的綁扎工作。

(3)疊合梁腰筋：區(qū)分抗扭腰筋、構(gòu)造腰筋的錨固要求：疊合梁腰筋與墻、柱縱筋碰撞時(shí)，將其按1∶6水平彎折，錨入支座(圖11)；疊合梁底筋及腰筋在梁端出筋時(shí)，注意避開梁端抗剪鍵(槽)(圖12)。

圖11 疊合梁底縱筋水平避讓詳圖(一)

圖12 疊合梁底縱筋水平避讓詳圖(二)

4.3 預(yù)制樓梯深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該項(xiàng)目預(yù)制樓梯，采用上端固定鉸接于梯梁挑耳(圖13)，下端滑動(dòng)支承于梯梁挑耳上(圖14)，基本消除了地震作用下梯板對(duì)主體結(jié)構(gòu)受力和剛度的影響，結(jié)構(gòu)傳力清晰，計(jì)算結(jié)果可靠。預(yù)制樓梯不出鋼筋，梯板制作、運(yùn)輸、吊裝、就位等方便快捷。采用此做法時(shí)，梯梁會(huì)向內(nèi)有所移動(dòng)，一般梯梁后移300mm～500mm，樓梯間門口上方有梁，且影響樓梯間照明燈具布置，注意與建筑及電專業(yè)溝通。

圖13 預(yù)制樓梯固定鉸接節(jié)點(diǎn)

圖14 預(yù)制樓梯滑動(dòng)鉸接節(jié)點(diǎn)

預(yù)制樓梯采用“立式”“臥式”、組合立模生產(chǎn)等。當(dāng)采用“立式”生產(chǎn)時(shí)，樓梯側(cè)面布置吊點(diǎn)用于脫模，雙跑樓梯側(cè)面吊點(diǎn)放置于梯井一側(cè)，保證樓梯生產(chǎn)和脫模吊裝底面平整，避免模具底面架空，減少脫模吊裝樓梯凸角磕碰損壞；吊點(diǎn)布置盡量保證吊點(diǎn)中心與樓梯重心重合，采用“立式”生產(chǎn)時(shí)，雙跑樓梯梯板較薄，脫模吊點(diǎn)布置于梯板側(cè)面；吊點(diǎn)沿梯板厚度方向調(diào)整空間受限，由于踏步的存在，沿厚度方向無法保證中心重合，脫模時(shí)地面采取防護(hù)措施，且脫模時(shí)應(yīng)保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%，或在下側(cè)踏步邊緣配置構(gòu)造防裂鋼筋網(wǎng)。

5 結(jié)語

裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)拆分及深化設(shè)計(jì)，是集成一體化的設(shè)計(jì)，涵蓋全專業(yè)、全過程，設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)全過程協(xié)調(diào)。拆分及深化設(shè)計(jì)過程，應(yīng)整合設(shè)計(jì)全專業(yè)，并考慮工廠制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場施工安裝等可行性和便利性要求。