黃 穎 顧 進(jìn)

上海現(xiàn)代建筑設(shè)計集團工程建設(shè)咨詢有限公司 上海 200041

上海市從2011年開始推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化，經(jīng)歷2011—2015年試點推進(jìn)期和面上推廣期后，2016年發(fā)布601號文，全面推行裝配式建筑，覆蓋范圍由住宅領(lǐng)域普及至公共建筑（民用、工業(yè)建筑）領(lǐng)域。由此可見，上海市把裝配式建筑發(fā)展作為建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要突破口，認(rèn)為裝配式建筑是傳統(tǒng)建筑業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)良性互動、建筑工業(yè)化和建筑信息化深度融合的產(chǎn)物。對于如何進(jìn)行裝配式住宅建筑的設(shè)計和建造，GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和上海市DG/TJ 08-2071—2016《裝配整體式混凝土居住建筑設(shè)計規(guī)程》給出很多要求和建議，在項目實際應(yīng)用中有些注意點需要引起設(shè)計人員的重視，并采取合理的技術(shù)方法和構(gòu)造措施，從而提高裝配式住宅建筑的建造質(zhì)量。

1 住宅建筑裝配式的現(xiàn)狀

目前較多高層住宅建筑都適用裝配式的全新施工、設(shè)計模式。裝配式能簡化現(xiàn)有的施工流程，合理運用能減少企業(yè)耗費的整體成本。保障房、商品房等均可采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系。該體系工業(yè)化程度高，預(yù)制比例高，房間空間完整，成本最低可與現(xiàn)澆持平、可選擇局部或全部預(yù)制，常采用全預(yù)制剪力墻、疊合樓板、樓梯、陽臺、空調(diào)板、飄窗等預(yù)制構(gòu)件。 根據(jù)滬建建材〔2019〕765號，外圍護(hù)的建筑部品部件可計入預(yù)制率，其本質(zhì)是鼓勵工業(yè)化制品的應(yīng)用，如標(biāo)準(zhǔn)化成品板材墻板、通高窗等。在裝飾、機電施工方面，也可最大程度地采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場組裝的工藝，如外門窗與預(yù)制外墻板生產(chǎn)時一起安裝，衛(wèi)浴、廚房采用整體廚衛(wèi)體系[1-3]。

根據(jù)滬建建材〔2019〕97號文的要求，上海市內(nèi)新建居住建筑（100 m及以下），建筑單體預(yù)制率不低于40%或單體裝配率不低于60%。

2 裝配式剪力墻住宅建筑設(shè)計的注意點

裝配式建筑不能片面地理解為“裝配式結(jié)構(gòu)”，建筑師在方案之初就應(yīng)主導(dǎo)裝配式建筑設(shè)計，將建筑空間還原為基本模塊，立面設(shè)計歸納成“少規(guī)格、多組合”。裝配式住宅建筑作為一種“工業(yè)化住宅”，需要深入研究住宅套型設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化與系列化，保證預(yù)制構(gòu)件模具的重復(fù)利用率，關(guān)注技術(shù)的合理性和造價的經(jīng)濟性，并且一開始就要考慮節(jié)點構(gòu)造和施工的因素。就好比一個樂高模型，盡管由很多個零件組成，形成整體后卻很牢靠，這就得益于整體設(shè)計時的合理拆分和可靠的連接[4-6]。

以上海市金山區(qū)某小區(qū)項目為例，項目類型為保障性住房，共9棟住宅單體，均采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)。通過A、B兩種典型房型單元組合，其中1#～3#樓為A＋A雙拼、4#～8#樓為B＋B雙拼、9#樓為B單拼，兼顧部品部件的配套適配性、耐久性，裝配式目標(biāo)為建筑單體預(yù)制率不低于40%，采用外墻內(nèi)保溫的保溫形式（滬建建材〔2016〕1號文要求裝配式保障性住房不應(yīng)采用現(xiàn)場濕作業(yè)法進(jìn)行外墻外保溫施工）。預(yù)制構(gòu)件類型：預(yù)制剪力墻外墻、預(yù)制剪力墻內(nèi)墻、預(yù)制外圍護(hù)墻、疊合樓板、預(yù)制陽臺、樓梯梯段板、預(yù)制凸窗。

2.1 建筑設(shè)計（模數(shù)化、少規(guī)格、多組合）

根據(jù)本項目房型面積配比要求，建筑的開間、進(jìn)深、層高、隔墻及門窗洞口寬度等分部件應(yīng)以基本模數(shù)（1M=100 mm）及擴大模數(shù)（2M、3M等）為基礎(chǔ)，為后續(xù)生產(chǎn)、安裝等環(huán)節(jié)的尺寸協(xié)調(diào)打好基礎(chǔ)，同時盡量減少預(yù)制構(gòu)件種類，以有效降低建造成本。

各功能空間合理布局、規(guī)則有序，符合建筑功能和結(jié)構(gòu)抗震安全要求。考慮到裝配式結(jié)構(gòu)的受力合理性，平面設(shè)計中放棄轉(zhuǎn)角窗。按照少規(guī)格、多組合的原則，戶型規(guī)格少可以使單元型住宅樓的戶型模塊化。其中戶型共5種，占最多比例的A1、A2、B2這3種戶型，總計約76%。

本工程從2層起采用預(yù)制墻體、樓板、樓梯等構(gòu)件，盡量利用通用構(gòu)件。建筑外立面的造型則遵循寧“凹”不“凸”的原則。凹于外墻基準(zhǔn)面的造型，生產(chǎn)時僅在現(xiàn)有的底模上增加少量造型條狀模具，對生產(chǎn)效率幾乎不影響；凸出的造型需要增加模具用量和拆裝的工時，少量的凸出造型建議采用建筑裝飾或預(yù)留鋼筋，局部現(xiàn)澆。相比預(yù)留鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)留接駁器會更有利于運輸和吊裝。從本工程的經(jīng)驗來看，接駁器的設(shè)置和位置控制實際效果不理想；對于受力較大、復(fù)雜的線腳來說，建議預(yù)留鋼筋。另外，真石漆結(jié)合預(yù)制墻體的安裝縫設(shè)置石材分格線，以減少裝配式構(gòu)件對外立面的影響。

2.2 預(yù)制構(gòu)件拆分和連接方式

對裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析時，高度超限數(shù)值、梁剛度放大系數(shù)等與傳統(tǒng)設(shè)計有細(xì)微的差別，更重要的是提高結(jié)構(gòu)的整體抗傾覆能力。預(yù)制構(gòu)件拆分、構(gòu)造做法應(yīng)與結(jié)構(gòu)計算模型一致；跨越樓層的上翻連梁，宜按設(shè)縫雙連梁設(shè)計，拆分時歸入上、下預(yù)制墻體中[7-9]。

預(yù)制構(gòu)件拆分需兼顧安全性、可實施性和經(jīng)濟性，構(gòu)件形式宜簡潔，以利于控制成本。拆分原則為：構(gòu)件接縫選在應(yīng)力小的部位；高層建筑柱梁套筒連接節(jié)點應(yīng)避開塑性鉸位置；疊合樓板拆分的方向（板縫）應(yīng)垂直于長邊；應(yīng)考慮工廠模臺或生產(chǎn)線尺寸、道路路況、施工現(xiàn)場起重機限制等因素；轉(zhuǎn)角墻、窗間墻長度是否滿足裝配式實施，凹口寬度是否滿足施工操作要求；盡可能統(tǒng)一和減少構(gòu)件規(guī)格。據(jù)了解，預(yù)制構(gòu)件的一個開模模具使用的合理次數(shù)是60～200次。對于單個項目而言，特定預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量達(dá)到60個就可以單獨開模，以90個為宜。

預(yù)制外墻拆分方式可分為整間板方式、窗間墻條板方式（窗間墻采取預(yù)制方式，洞口上部疊合連梁同剪力墻后澆連接）、立體墻板方式。本工程主要采用窗間墻板式，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量有所增加，但是制作難度、伸出鋼筋難度、連接節(jié)點難度較小，現(xiàn)澆混凝土量較少，技術(shù)和管理等成本相對減少。

帶洞口墻板窗下墻的構(gòu)造主要有：與下部連梁形成整體受力連梁；與下部連梁分離，作為雙連梁之一；作為輕質(zhì)填充墻板。若作為輕質(zhì)填充墻板，則預(yù)制率相應(yīng)減少。本工程主要采用的是雙連梁的形式，從而導(dǎo)致預(yù)制墻板在樓層處出筋，有可能影響施工的腳手架等，需前期做好策劃、合理避讓；若不能避讓，則可以考慮先預(yù)留接駁器，后連接鋼筋。

對于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)而言，“可靠的連接方式”是最重要的，是結(jié)構(gòu)安全的基本保障。連接方式?jīng)Q定連接節(jié)點的設(shè)計，其中預(yù)制墻板的連接是最為關(guān)鍵的。本工程采用如下幾種連接方式：承重剪力墻內(nèi)縱向鋼筋上下連接主要采用螺栓連接；對于出現(xiàn)偏拉的剪力墻肢，單排螺栓或單排灌漿套筒連接無法提供有效的平面外抗彎承載力，此處采用梅花形交叉布置的灌漿套筒連接（圖1）；預(yù)制圍護(hù)墻豎向分布鋼筋則采用螺栓盲孔連接。

圖1 預(yù)制墻豎向分布鋼筋梅花形連接

2.3 灌漿質(zhì)量控制

相比框架梁、柱節(jié)點連接使用的灌漿套筒，裝配式剪力墻采用的套筒直徑較小，灌漿料總量小，對灌漿質(zhì)量控制要求高，密實度控制難度大。相比半灌漿套筒，全灌漿套筒的連接可靠性更好些。本項目采用全灌漿套筒，并對灌漿質(zhì)量采取相應(yīng)措施：

1）設(shè)計要求嚴(yán)格按照灌漿料使用說明上的配合比和工藝拌制灌漿材料，拌制完成的漿體必須在30 min內(nèi)用完。每一層預(yù)制構(gòu)件安裝到位后應(yīng)及時灌漿，不宜超過2層一起施工。

2）灌漿施工期間留存灌漿全過程影像資料（圖2），進(jìn)行全過程監(jiān)控。

圖2 灌漿料施工影像資料

3）灌漿工序在該層現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工完成、進(jìn)行上層吊裝施工前進(jìn)行，同層構(gòu)件一次性灌漿。

2.4 防水構(gòu)造和處理

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)澆的外板，保證了結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的整體性、連續(xù)性，不會因不同材料熱膨脹系數(shù)之間的差異而引起磚墻與混凝土接縫處開裂，繼而導(dǎo)致滲水的現(xiàn)象。但另一方面，由于眾多板塊拼接，故勢必會產(chǎn)生預(yù)制板墻之間的水平縫和豎向縫等縱橫交錯的板塊拼縫，從而有可能產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，成為防水的薄弱地帶。

防水薄弱部位宜采用材料防水和構(gòu)造防水相結(jié)合的做法。預(yù)制外墻板的水平接縫采用高低縫或企口縫構(gòu)造，理論上具有更好的防水效果，但是該做法給預(yù)制構(gòu)件的制作帶來更多困難，運輸和吊裝過程中會對企口和高低縫有損傷，實際防水效果未必理想。本工程主要采取如圖3所示的防水做法，采用內(nèi)外2道防水相結(jié)合的方式，外墻板接縫處用背襯材料加密封膠防水，內(nèi)側(cè)用封堵砂漿加灌漿料填縫。

圖3 PC外墻板與現(xiàn)澆樓板間防水做法（A房型）

隨著裝配式建筑實踐的不斷推進(jìn)，防水材料研究的不斷深入，期待在不久的將來，裝配式建筑的防水問題能得到更好的解決。

2.5 其他

裝配式建筑總的原則，應(yīng)該是將“共性的”進(jìn)行預(yù)制，達(dá)到工業(yè)化的目的，將“個性的”進(jìn)行現(xiàn)澆。現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)還是項目單獨開模，很難做到提前備置預(yù)制構(gòu)件，從而增加了裝配式建筑的建造時間和成本。工業(yè)化的方法應(yīng)該是把常用的預(yù)制構(gòu)件按尺寸和配筋梯度分類，而不是根據(jù)特定的建筑結(jié)構(gòu)來定制。非抗震構(gòu)件，如樓板、樓梯等完全可以采取標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品；而抗震構(gòu)件，則可以考慮用產(chǎn)品化的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)（預(yù)制柱、梁、半預(yù)制樓板）模式來保證質(zhì)量并縮短工期，配合隔震減震體系來保證抗震性能。

為達(dá)到等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的目的，目前裝配式建筑常采用的是裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)形式，其抗震性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的預(yù)制結(jié)構(gòu)，但是構(gòu)件形式相對復(fù)雜，加工難度也大。要提高建造效率，就需要建立裝配式建筑獨特的結(jié)構(gòu)形式和新的連接方式。

3 結(jié)語

本文結(jié)合工程案例，從裝配式剪力墻住宅建筑設(shè)計過程中的幾個方面著手，通過問題的描述、實際采用的技術(shù)方法和構(gòu)造措施的介紹和分析，為這類項目的設(shè)計提供了參考。

當(dāng)前，發(fā)展裝配式建筑已經(jīng)成為一種共識，在現(xiàn)有市場資源情況下，關(guān)鍵是如何消化掉成本增量這個問題。如本裝配式住宅項目，需要管控很多前置要點，從項目立案到吊裝第1塊預(yù)制構(gòu)件，理想狀況下大約需要5個月的時間，其中涉及許多專業(yè)單位。裝配式建筑需要一種聯(lián)合或合作，是一體化的模式，EPC模式就相對比較合適；這種模式也利于裝配式建筑的優(yōu)化設(shè)計和質(zhì)量控制。