李宇文

衡陽遠(yuǎn)大建筑工業(yè)有限公司 湖南衡陽 421000

裝配式混凝土多層墻板結(jié)構(gòu)房屋形式上與上世紀(jì)80 年代的大板房有相似之處。當(dāng)時(shí)以北京為代表的很多城鎮(zhèn)興建了一批全裝配化的住宅，光北京地區(qū)年竣工面積就從1975 年的28 萬平米增值至1984 年的52.4 萬平米，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這一時(shí)期北京市建成的裝配式住宅總計(jì)1000 萬平米[1]。但是隨著防水、冷橋、不易裝修等一系列問題的出現(xiàn)，同時(shí)90 年代現(xiàn)澆體系的完善，大板房的建設(shè)逐漸萎縮。1991 年建設(shè)部頒布《裝配式大板居住建筑設(shè)計(jì)和施工規(guī)程》JGJ1-91 之后25 年的時(shí)間無標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程更新。直到2014 年10 月開始實(shí)施的《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中才再次提及多層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。隨后2017 年6 月開始實(shí)施的《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中才對(duì)裝配式混凝土多層墻板結(jié)構(gòu)建筑有了比較明確的定義和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

裝配式混凝土多層墻板結(jié)構(gòu)房屋主要由預(yù)制墻板和疊合樓板組成，不需要現(xiàn)澆柱、現(xiàn)澆剪力墻、現(xiàn)澆梁板。主要特點(diǎn)是建造快速、預(yù)制程度高、現(xiàn)場幾乎沒有不需要模板；同時(shí)也對(duì)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)精度，運(yùn)輸方案，施工工序提出了更高的要求。而且在方案和深化設(shè)計(jì)階段就需要考慮到建筑全流程，要根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌錾犀F(xiàn)有的施工機(jī)械、建筑材料和運(yùn)輸設(shè)備合理拆分預(yù)制構(gòu)件，否則設(shè)計(jì)出的項(xiàng)目根本無法實(shí)施或是需要增加大量的措施費(fèi)用。

1 裝配式混凝土多層墻板結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計(jì)要求

1.1 戶型的選擇

采用多層墻板結(jié)構(gòu)的房屋戶型平面上應(yīng)避免采用弧形、三角形、多邊形的設(shè)計(jì)；因?yàn)榛⌒蔚念A(yù)制混凝土墻板要采用立體磨具生產(chǎn)，成本高、效率低；三角形、多邊形的樓板在工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝就位過程中不易控制角度。避免使用大空間房間和長寬比過大房間的設(shè)計(jì)。由于此結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有梁，所以房屋凈空的大小直接決定了樓板的厚度。一般而言凈空超過4.5 米，樓板的厚度超過130 毫米房屋的經(jīng)濟(jì)性就會(huì)受影響。而設(shè)計(jì)長寬比大的房間，樓板就要按單向板計(jì)算，不利于發(fā)揮構(gòu)件全部里力學(xué)性能。房屋的整體寬度和長度也是要在設(shè)計(jì)方案階段考慮的問題。由于這類房屋的建設(shè)周期比較快，選用汽車吊進(jìn)行構(gòu)件吊裝比選用塔吊節(jié)約成本，而汽車吊的吊裝范圍受場地和高度的限制，所以如果建筑的短邊尺寸超過20 米就要求使用型號(hào)比較大的汽車吊進(jìn)行安裝。同時(shí)如果建筑單體長度超過50 米，同一層構(gòu)件吊裝過程中就需要移動(dòng)吊車，延長吊裝的時(shí)間[2]。

1.2 構(gòu)件設(shè)計(jì)的限制因素

采用多層墻板結(jié)構(gòu)房屋構(gòu)件主要包括疊合樓板、外墻、內(nèi)墻、歇臺(tái)板，預(yù)制樓梯，空調(diào)板。內(nèi)墻和外墻設(shè)計(jì)首先要考慮建筑單層的高和生產(chǎn)線的臺(tái)車的尺寸?，F(xiàn)在國內(nèi)的PC（Precast Concrete）生產(chǎn)線臺(tái)車的寬度主要是3.5m 和4m 兩種，能生產(chǎn)板的最大寬度為3.1m 和3.6m。所以在建筑設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)生產(chǎn)能力來設(shè)計(jì)層高。一般情況層高3.2 米能滿足住宅、公寓、小型辦公樓的使用要求，如果設(shè)計(jì)層高超過生產(chǎn)線的范圍，就要在建筑上采用其他可靠的措施。同時(shí)內(nèi)墻和外墻尺寸還要考慮到運(yùn)輸?shù)南薷邌栴}。一般城市道路的運(yùn)輸限高為4.5m，而常用的掛車板高1.5m。如果運(yùn)輸高度超過3m 的墻板就需要使用高低掛車來運(yùn)輸。在墻板設(shè)計(jì)是要綜合考慮生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)南拗埔蛩?，確定哪個(gè)因素為控制因素，從而確定尺寸的限值。疊合樓板的設(shè)計(jì)寬度也受生產(chǎn)線臺(tái)車寬度，和道路運(yùn)輸限寬的限制。但是由于可以把單個(gè)房間的樓板設(shè)計(jì)成單向板，且長度方向基本能滿足房間開間尺寸的需要，所以樓板設(shè)計(jì)受生產(chǎn)運(yùn)輸限制較小。設(shè)計(jì)疊合樓板時(shí)主要考慮受力方向、配筋、桁架、水電預(yù)留等。

1.3 施工流程

（1）樁基礎(chǔ)和基礎(chǔ)梁；

（2）澆筑混凝土矮墻；

（3）吊裝一層裝配式墻板：找平層抹灰→起吊就位→臨時(shí)固定；

（4）套筒灌漿+墻板拼縫灌漿；

（5）搭設(shè)樓板支撐及調(diào)平；

（6）疊合樓板吊裝就位；

（7）水電管線預(yù)埋；

（8）預(yù)埋鋼筋校正

（9）樓面混凝土澆筑；

隨后重復(fù)步驟3 到步驟9 直到屋面。

2 案例分析

項(xiàng)目背景：本工程為衡陽市湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地服飾園標(biāo)準(zhǔn)廠房（一期）建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)地點(diǎn)位于衡陽常寧市，東靠許廣高速收費(fèi)站，西臨東外環(huán)路。本工程總用地面積約61106 平方米。項(xiàng)目包括6 棟多層墻板結(jié)構(gòu)的綜合樓，共5 層，首層高3.6 米、2-5 層層高3 米，建筑高度為15.6 米。標(biāo)準(zhǔn)層面積631.65 平方米，出屋面樓梯間面積為26.79 平方米，單棟建筑面積為2641.54 平方米。綜合樓一層為食堂和活動(dòng)室，二、三層為辦公室，四、五樓為倒班休息室。一樓房間尺寸和層高大于二-五層。

2.1 首層墻板設(shè)計(jì)

由于一層的層高為3.6m，而衡陽當(dāng)?shù)氐念A(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家生產(chǎn)臺(tái)車的最大高度為3.2 米（寬度方向可達(dá)-10 米），無法達(dá)到設(shè)計(jì)層高要求。需要在一層裝配式墻板下預(yù)先現(xiàn)澆高度為60 厘米的剪力墻并預(yù)留間接鋼筋，同時(shí)預(yù)制3 米高的裝配式墻板現(xiàn)場安裝。這樣可以避免墻板翻轉(zhuǎn)的工序，同時(shí)一層墻板可與其他標(biāo)準(zhǔn)層共模。

2.2 外墻設(shè)計(jì)

外墻采用夾心保溫三明治墻體，墻體分三層，分別為外頁、夾心保溫層、內(nèi)頁。內(nèi)頁配雙層雙向鋼筋，為結(jié)構(gòu)墻體，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。外頁為50 厘米混凝土保護(hù)層，配單層雙向鋼筋網(wǎng)片。中間夾心保溫材料可使用50 厘米厚擠塑聚苯板。內(nèi)外頁連接可使用GFRP 連接件。GFRP 連接件是連接預(yù)制混凝土夾心保溫墻體內(nèi)、外混凝土墻板與中間保溫層的關(guān)鍵構(gòu)件，其主要作用是抵抗兩片混凝土墻板之間的相互作用（包括層間剪切、拉拔等）。相比同直徑的鋼筋，其導(dǎo)熱系數(shù)為前者的1/50。

圖1 裝配式外墻大樣圖

2.3 內(nèi)墻設(shè)計(jì)

內(nèi)剪力墻采用200厘米厚混凝土墻，墻內(nèi)可采用減重材料填充。

2.4 墻體連接設(shè)計(jì)

圖2 裝配式內(nèi)墻大樣圖

多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)縱橫墻板交接處及樓層內(nèi)相鄰承重墻板之間可采用水平鋼筋錨環(huán)灌漿連接。本項(xiàng)目在裝配式剪力墻的兩側(cè)設(shè)計(jì)了暗柱，并預(yù)埋了鋼絲繩錨環(huán)，鋼絲繩錨環(huán)柔韌性更好，便于現(xiàn)場插筋。連接部分節(jié)點(diǎn)如下圖3。

圖3 裝配式墻板橫向連接節(jié)點(diǎn)圖

墻板間灌漿連接應(yīng)采用流動(dòng)性好、微膨脹的細(xì)石混凝土或砂漿填充。填充材料應(yīng)高于墻板強(qiáng)度一個(gè)等級(jí)。墻板之間的拼縫是主要漏水隱患，所以應(yīng)選用防水性能較好的灌漿材料。

2.5 上下層墻板連接

按規(guī)范要求，暗柱的縱向受力鋼筋，上下層連接可采用焊接連接、漿錨搭接連接、灌漿套筒連接。焊接連接和漿錨搭接連接都需要在墻體上預(yù)留一個(gè)作業(yè)的空間后期焊接或灌漿。灌漿套筒連接方式可以避免在墻上留下缺口，所以本項(xiàng)目采用灌漿套筒的方式。灌漿套筒的內(nèi)徑一般比配套的鋼筋的直徑大1-2 厘米，現(xiàn)場安裝時(shí)可調(diào)整的空間很小，所以構(gòu)件加工需要控制精度。

2.6 施工周期

圖4 施工進(jìn)度橫道圖

湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地服飾園綜合樓每層有41 塊裝配式墻板，26塊疊合板，4 個(gè)預(yù)制樓梯段。每塊墻板的吊裝時(shí)間為20-30 分鐘，疊合樓板和樓梯的吊裝時(shí)間為15 分鐘。根據(jù)施工進(jìn)度橫道圖可見標(biāo)準(zhǔn)層的施工時(shí)間為6 天。6 天時(shí)間與現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的單層主體完成時(shí)間基本相同。但是裝配墻板結(jié)構(gòu)在6 天內(nèi)同時(shí)完成了80%的墻體，包括墻面的抹灰，同時(shí)完成了裝配式墻體內(nèi)的線管敷設(shè)，并且施工過程沒有外腳手架，節(jié)約了架體搭設(shè)和拆除的時(shí)間。施工周期相較現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)節(jié)約60%左右。此項(xiàng)目從開工樁機(jī)工程到主體封頂一共耗時(shí)70 天，其中主體結(jié)構(gòu)的是公用一共耗時(shí)32 天。砌體工程、防水工程、保溫工程、安裝工程、裝修工程預(yù)計(jì)耗時(shí)40 天。單位工程的工期預(yù)計(jì)為110 天，其中還包含下雨的停工時(shí)間。

2.7 造價(jià)分析

湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地服飾園綜合樓項(xiàng)目單位工程建安成本為5468304 元（2070.50 元每建筑平米），其中主體建安成本為3272183 元（1238.99 元每建筑平米）。同等體量和層數(shù)的框架結(jié)構(gòu)辦公綜合樓單位工程建安成本約為4885850 元（1850 元每建筑平米），其中主體建安成本約為2508950 元（950 元每建筑平米）。多層裝配式建筑的價(jià)格相比框架結(jié)構(gòu)加砌體墻的成本高11.9%。主要的區(qū)別在于主體結(jié)構(gòu)，每平米相差288.99 元。主要原因是多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)的墻既是承重結(jié)構(gòu)也是分隔墻，墻體的混凝土和鋼筋的用量比框架結(jié)構(gòu)或者短肢剪力墻結(jié)構(gòu)要多出一倍。其次國內(nèi)市場的PC 預(yù)制墻體的每立方單價(jià)在2500 到4000 之間，再加上安裝費(fèi)用比現(xiàn)澆柱和現(xiàn)澆剪力墻的綜合成本要高。所以多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)雖然沒有梁，不需要外腳手架，但是現(xiàn)階段的成本還是比現(xiàn)澆的要高[3]。

3 結(jié)語

多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和依據(jù)，設(shè)計(jì)師可以在不超越此結(jié)構(gòu)體系限制的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)。在選擇采用多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝的可操作性。如果不全面考慮會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目無法順利實(shí)施。多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)建筑單體的施工周期遠(yuǎn)低于現(xiàn)澆框架加磚墻二次結(jié)構(gòu)的施工周期，在工期上的有事很明顯。多層裝配式墻板結(jié)構(gòu)建筑的成本目前還是高于框架和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑，主要原因是預(yù)制構(gòu)件的采購和安裝價(jià)格較高。