韓云旦

( 浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310015)

裝配式建筑是用預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑。《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)》(國(guó)辦發(fā)〔2016〕71號(hào))總體要求大力發(fā)展裝配式建筑,堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理,提高技術(shù)水平和工程質(zhì)量,促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。發(fā)展裝配式建筑是推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措,有利于節(jié)約資源能源，減少施工污染，提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平,有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化融合。

湖州浙二建鋼結(jié)構(gòu)制造加工基地宿舍樓項(xiàng)目是2016年浙建集團(tuán)下達(dá)給省建工集團(tuán)的第一個(gè)裝配整體式框架結(jié)構(gòu)總承包項(xiàng)目,建筑面積雖然只有1 040 m2,但卻具有里程碑的意義,可為后續(xù)集團(tuán)預(yù)制化業(yè)務(wù)的拓展帶來(lái)契機(jī)。該項(xiàng)目PC預(yù)制范圍包括：2層梁、2層板、2層柱、屋面梁、屋面板、外墻板、部分內(nèi)墻板及樓梯,按2016版省《工業(yè)化建筑評(píng)價(jià)導(dǎo)則》計(jì)算的預(yù)制率(單體建筑±0.000 m以上主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)制部分的混凝土用量占對(duì)應(yīng)構(gòu)件混凝土總用量的體積比)達(dá)到83%(圖1),裝配率(單體建筑±0.000 m以上的主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻、裝修和設(shè)備管線等采用預(yù)制部品部件的綜合比例)達(dá)到71%(表1)。下面從建筑設(shè)計(jì)角度來(lái)談本次實(shí)踐的體會(huì)。

圖1 預(yù)制率統(tǒng)計(jì)圖

1 建筑設(shè)計(jì)基本原則

設(shè)計(jì)模數(shù)化是建筑工業(yè)化的基礎(chǔ),通過(guò)建筑模數(shù)的控制可以實(shí)現(xiàn)建筑、構(gòu)件、 部品之間的統(tǒng)一,從模數(shù)化協(xié)調(diào)到模塊化組合,進(jìn)而使裝配式建筑邁向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。在建筑設(shè)計(jì)中,要遵循預(yù)制構(gòu)件“少規(guī)格、多組合”的設(shè)計(jì)原則,最基本的就是統(tǒng)一建筑的開(kāi)間、進(jìn)深尺度,形成標(biāo)準(zhǔn)的空間單元,從而減少構(gòu)件種類。各專業(yè)在前期方案階段就應(yīng)介入,確定好裝配式建筑的技術(shù)路線,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化原則進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及創(chuàng)作[1]。

表1 裝配式建筑評(píng)分表

注：裝配率=66.56/(100-6)=71%。

因?yàn)楸竟こ淌钦憬瘓F(tuán)自籌資金的第一個(gè)裝配式建筑,投資有限,正好選擇擬建的2層宿舍樓作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,宿舍樓的特點(diǎn)是每個(gè)房間平面一樣,這樣就形成了標(biāo)準(zhǔn)的柱網(wǎng),為預(yù)制構(gòu)件拆分提供了良好的基礎(chǔ),因?yàn)閷訑?shù)太少,所以整體構(gòu)件的重復(fù)率自然較低,但我們還是努力爭(zhēng)取做出最少的規(guī)格：預(yù)制外墻板13種34塊,優(yōu)化后為11種34塊；預(yù)制內(nèi)墻8種98塊；預(yù)制樓梯2種4塊；預(yù)制梁19種186根,優(yōu)化后為11種186根；預(yù)制疊合樓板26種106塊,優(yōu)化后為18種106塊。優(yōu)化的方法有：在開(kāi)間軸距保持一致的基礎(chǔ)上,邊跨也要求軸線居柱中,從而每個(gè)面上就形成一樣寬度的外墻板、疊合樓板及一樣長(zhǎng)度的疊合梁,轉(zhuǎn)角外墻板處理通過(guò)山墻面外墻板進(jìn)行轉(zhuǎn)彎處理；梁柱相交位置盡量梁居中,那么樓板在梁柱交接處切角就會(huì)形狀一致,如進(jìn)深6 m的房間就可以分成上下兩塊完全一致的疊合板；同時(shí)梁寬梁高結(jié)合設(shè)計(jì)盡量保持一致。

在考慮外立面時(shí),設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔整體,沒(méi)有多余復(fù)雜的線腳,甚至雨棚也未采用預(yù)制PC,而是采用預(yù)埋鐵板后裝鋼結(jié)構(gòu)雨棚的做法。預(yù)制外墻板嚴(yán)格按照柱網(wǎng)和樓層線劃分,拼裝完成后自然形成立面格構(gòu)式分隔線。

2 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)

本工程預(yù)制構(gòu)件包括2層梁、2層板、2層柱、屋面梁、屋面板、外墻板、部分內(nèi)墻板及樓梯。在連接構(gòu)造、保溫設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)等方面都進(jìn)行了考慮。

1)連接構(gòu)造：預(yù)制柱和疊合梁頂層節(jié)點(diǎn)，中間梁支座節(jié)點(diǎn)，雙向樓板節(jié)點(diǎn)處采用現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行連接；預(yù)制主梁、預(yù)制次梁節(jié)點(diǎn)增加鍵槽采用現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行連接；柱和柱豎向鋼筋通過(guò)套筒灌漿連接(圖2)；外墻板和外墻板通過(guò)套筒灌漿連接。預(yù)制板表面做成凹凸的粗糙面；預(yù)制梁與后澆混凝土疊合層之間的結(jié)合面設(shè)置粗糙面；預(yù)制梁端面設(shè)置鍵槽,且設(shè)置粗糙面。

圖2 預(yù)制柱、疊合梁中間層中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖

2)保溫設(shè)計(jì)：預(yù)制外墻板根據(jù)節(jié)能計(jì)算保溫層選用20 mm厚擠塑聚苯板,構(gòu)造采用保溫夾心外墻板(50 mm厚鋼筋混凝土板+20 mm厚擠塑聚苯板+160 mm厚鋼筋混凝土板),板和板采用了板板連接件(間距500～700 mm),保溫板周邊也采用了連接件與鋼筋混凝土板固定。這種做法同時(shí)體現(xiàn)了墻體與保溫隔熱的一體化設(shè)計(jì)。

3)防水設(shè)計(jì)：預(yù)制外墻板50 mm厚鋼筋混凝土板本身形成結(jié)構(gòu)自防水；外墻板豎向采用高低企口設(shè)置防水(圖3)；接縫處理時(shí),外墻板豎向靠外墻處接縫先采用PU發(fā)泡劑填縫,再采用圓形聚乙烯棒填塞,最后采用厚度不小于10 mm耐候聚氨酯密封膠封閉；外墻板水平向靠外墻處接縫采用方形聚乙烯棒填塞,再采用厚度不小于10 mm耐候聚氨酯密封膠封閉(圖4)。外墻板上端方形橡膠條與側(cè)面圓形橡膠條由預(yù)制構(gòu)件廠出廠前粘貼牢固。本項(xiàng)目窗框節(jié)點(diǎn)采用內(nèi)高外低的企口做法,上部設(shè)置滴水槽,下部設(shè)置斜坡泄水平臺(tái)[2]。

圖3 外墻板防水構(gòu)造

圖4 外墻板與柱縫外處理

除上面重點(diǎn)處理外,預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)還應(yīng)注意：外墻板考慮空調(diào)留洞口，空調(diào)安裝預(yù)埋件，斜撐預(yù)埋螺母，吊裝用吊釘，調(diào)節(jié)標(biāo)高用螺母，灌漿套筒等位置及埋件；疊合樓板考慮設(shè)備管線、吊頂、燈具安裝點(diǎn)位的預(yù)留和預(yù)埋, 滿足設(shè)備專業(yè)要求；房間隔墻和內(nèi)走道墻采用自重輕、隔聲好、防水、防火性能好的GRC預(yù)制內(nèi)墻板,之間采用企口連接。

3 BIM應(yīng)用

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具。BIM信息化串聯(lián)起設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修和管理全過(guò)程,服務(wù)于設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、拆除的全生命周期。本項(xiàng)目采用EPC模式與信息化技術(shù)結(jié)合的方式,旨在全過(guò)程、各參與部門的信息交換能集成在一個(gè)平臺(tái)上[3]。

筆者用Revit軟件建模時(shí),將建筑分現(xiàn)澆和預(yù)制兩個(gè)部分建模?，F(xiàn)澆模型包括非預(yù)制的建筑、結(jié)構(gòu)、水、電模型,建模深度到達(dá)構(gòu)件級(jí)；預(yù)制模型內(nèi)包含預(yù)制外墻板、預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制疊合板等,建模深度達(dá)到構(gòu)件級(jí)。模型由3人完成：1人負(fù)責(zé)鋼筋模型,1人負(fù)責(zé)水電,1人負(fù)責(zé)建筑、結(jié)構(gòu)的預(yù)制現(xiàn)澆模型。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)踐,總結(jié)出BIM信息化在設(shè)計(jì)各個(gè)階段的作用。在擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段, BIM模型數(shù)

據(jù)較為準(zhǔn)確,所以能有效地提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),將工程數(shù)據(jù)分解到構(gòu)件級(jí)、材料級(jí)等,在這個(gè)階段可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、工程造價(jià)計(jì)算等,所以在這個(gè)階段BIM介入比較合適。而進(jìn)入施工圖階段,BIM模型有可視化的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于復(fù)雜建筑節(jié)點(diǎn)及各專業(yè)碰撞,能直觀地呈現(xiàn)出來(lái)；在構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)階段, 建筑專業(yè)提供預(yù)制構(gòu)件的尺寸控制圖,并對(duì)預(yù)制構(gòu)件中的門窗洞口、機(jī)電管線精確定位外,還考慮生產(chǎn)運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的吊鉤及臨時(shí)固定設(shè)施安裝孔的預(yù)留預(yù)埋；在施工現(xiàn)場(chǎng),設(shè)計(jì)人員對(duì)于復(fù)雜建筑節(jié)點(diǎn),利用BIM360,在現(xiàn)場(chǎng)查看BIM模型。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)此次實(shí)踐,筆者深深體會(huì)到預(yù)制構(gòu)件最高水平的設(shè)計(jì)應(yīng)該是由設(shè)計(jì)人員、施工隊(duì)、機(jī)械承包商共同合作完成的,因此在裝配式建筑設(shè)計(jì)中,不僅要求建筑師對(duì)本專業(yè)及相關(guān)專業(yè)有深入了解,還要對(duì)施工運(yùn)輸、施工現(xiàn)場(chǎng)、施工工藝及構(gòu)件加工與模具利用有一定了解,同時(shí)要掌握BIM技術(shù),通過(guò)對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)和構(gòu)件安裝的直觀可視,提升裝配式建筑的設(shè)計(jì)能力,做到像對(duì)待機(jī)器零件設(shè)計(jì)一樣對(duì)待建筑構(gòu)件設(shè)計(jì),充分發(fā)揮設(shè)計(jì)在整個(gè)工程建設(shè)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。

當(dāng)然此次裝配式建筑的實(shí)踐還是有許多地方可以改進(jìn)：如墻板連接進(jìn)一步采用凹槽加鋼筋拉結(jié)的方式；預(yù)制外墻板和裝飾一體化,并盡量采用內(nèi)保溫便于提高構(gòu)件安全性；外墻轉(zhuǎn)角處盡量采用現(xiàn)澆；窗框應(yīng)預(yù)先埋于預(yù)制外墻板內(nèi)；設(shè)備管線盡量和結(jié)構(gòu)體分離等。希望在后期項(xiàng)目中得到實(shí)踐。