張 毅，應(yīng)堅(jiān)國，程茂輝[.華建集團(tuán)上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 上海 0009； .上海金橋(集團(tuán))有限公司，上海 0009]

1 項(xiàng)目簡介

本工程位于上海市浦東新區(qū)金橋開發(fā)區(qū)，項(xiàng)目包括多個(gè)地塊。其中：06 地塊為多層住宅小區(qū)，共 12 棟 6～8 F裝配整體式結(jié)構(gòu)多層住宅，總高度 ≤ 24 m，地下為 2 F 停車庫；04、05 地塊為高層住宅小區(qū)，共 16 棟 14～16 F 裝配整體式結(jié)構(gòu)高層住宅，總高度 ≤ 50 m，地下為 2 F 停車庫。本項(xiàng)目為中高端住宅建筑，外立面為全石材外掛。

本項(xiàng)目為上海新建住宅項(xiàng)目，根據(jù)滬建建材聯(lián)文件通知以及裝配式建筑管理要求，項(xiàng)目應(yīng)全部按裝配式建筑要求實(shí)施，建筑單體預(yù)制率 ≥ 40% 或單體裝配率 ≥ 60%。

2 裝配式政策解讀

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件，運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。裝配式建筑主要包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等，因?yàn)椴捎脴?biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。

2.1 國家政策

裝配式建筑規(guī)劃自 2015 年以來密集出臺，2015 年末發(fā)布的 GB/T 51129—2015《工業(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，決定2016 年全國全面推廣裝配式建筑，并取得突破性進(jìn)展。

2015 年 11 月 14 日，住建部出臺的《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》提出計(jì)劃到 2020 年裝配式建筑占新建建筑的比例 20% 以上，到 2025 年裝配式建筑占新建建筑的比例50% 以上。

2016 年 2 月 22 日，國務(wù)院出臺《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》。該文件指出要因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等裝配式建筑，力爭用 10 a 左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到 30%。

2016 年 3 月 5 日，政府工作報(bào)告提出要大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑，提高建筑工程標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量。

2.2 上海市政策

2014 年，頒布《關(guān)于推進(jìn)本市裝配式建筑發(fā)展的實(shí)施意見》[滬建管聯(lián)〔2014〕901 號]。其要求裝配式建筑的新建建筑面積比例 2015 年 ≥ 50%；2016 年起外環(huán)線以內(nèi)新建民用建筑應(yīng)全部采用裝配式建筑、外環(huán)線以外 ＞ 50%；2017 年起外環(huán)線以外在 50% 基礎(chǔ)上逐年增加。采用混凝土結(jié)構(gòu)體系建造的裝配式單體預(yù)制裝配率應(yīng) ≥ 30%，2016年起 ≥ 40%。裝配式建筑項(xiàng)目的建筑外墻宜采用預(yù)制夾心保溫墻體。

2016 年，頒布《關(guān)于本市裝配式建筑單體預(yù)制率和裝配率計(jì)算細(xì)則(試行)的通知》[滬建建材〔2016〕601 號]。其指出單體預(yù)制率是指混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型的裝配式建筑 ± 0.000 以上，主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)制構(gòu)件部分的材料用量占對應(yīng)構(gòu)件材料總用量的比率。2016 年起，除特定范圍以外，符合條件的新建民用、工業(yè)建筑應(yīng)全部按裝配式建筑要求實(shí)施，建筑單體預(yù)制率 ≥ 40% 或單體裝配率 ≥ 60%。

2019 年，頒布《關(guān)于進(jìn)一步明確裝配式建筑實(shí)施范圍和相關(guān)工作要求的通知》[滬建建材〔2019〕97 號]。其要求 2016 年 4 月 1 日以后完成報(bào)建或項(xiàng)目信息報(bào)送的項(xiàng)目，建筑單體預(yù)制率 ≥ 40% 或單體裝配率 ≥ 60%。

2019 年，頒布《關(guān)于印發(fā)上海市裝配式建筑單體預(yù)制率和裝配率計(jì)算細(xì)則》的通知[滬建建材〔2019〕765 號]。其指出建筑單體預(yù)制率是指混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、竹木結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型的裝配式建筑單體 ± 0.000 以上，主體結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)中預(yù)制構(gòu)件部分的材料用量（考慮構(gòu)件修正系數(shù)）占對應(yīng)結(jié)構(gòu)材料總用量的比率。

3 各類裝配式外墻體系技術(shù)對比分析

現(xiàn)行市場常用的混凝土裝配整體式外墻體系分為全預(yù)制剪力墻（實(shí)心）、雙面疊合預(yù)制剪力墻、預(yù)制夾心保溫剪力墻、保溫一體化預(yù)制剪力墻等，如圖 1 所示。

圖1 不同預(yù)制剪力墻體系結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較圖

（1）全預(yù)制剪力墻（實(shí)心）體系，是由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠方式進(jìn)行連接并與現(xiàn)場后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。該體系保溫及飾面均不預(yù)制，保溫形式可采用內(nèi)保溫。優(yōu)點(diǎn)為連接節(jié)點(diǎn)技術(shù)成熟，線角可以預(yù)制、后裝、后澆。缺點(diǎn)為現(xiàn)澆段需支外模，局部現(xiàn)澆與預(yù)制裝配施工存在交叉作業(yè)。

（2）雙面疊合預(yù)制剪力墻體系，又稱雙皮墻，預(yù)制混凝土墻板由 2 層預(yù)制板及桁架鋼筋組成，在工廠預(yù)制完成，現(xiàn)場安裝就位后，在 2 層板中間澆注混凝土，采取規(guī)定的構(gòu)造措施，提高整體性，預(yù)制部分和現(xiàn)澆部分共同參與結(jié)構(gòu)受力。優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)件流水線生產(chǎn)，豎向鋼筋傳統(tǒng)搭接連接費(fèi)用較低，構(gòu)件自重輕。缺點(diǎn)為平板式預(yù)制件對建筑房型布置限制較大，不適合做空間構(gòu)件如飄窗等，需專門的生產(chǎn)線，市場應(yīng)用不多。

（3）預(yù)制夾心保溫剪力墻，又稱三明治墻，夾心保溫外墻是將保溫材料預(yù)制于內(nèi)外葉墻片之間，使墻體本身具有保溫隔熱的功能。此類預(yù)制外墻保溫形式，集施工外模板、保溫、防水等建筑功能為一體。該裝配形式由于可申請上海市面積獎(jiǎng)勵(lì)，在現(xiàn)階段住宅項(xiàng)目中應(yīng)用較多。優(yōu)點(diǎn)為外墻與保溫、防水構(gòu)造一體化，保溫與建筑同壽命。缺點(diǎn)為鋼筋及混凝土等材料用量大，成本較高，墻厚較厚。

（4）保溫一體化（模塊化）預(yù)制剪力墻，不同于傳統(tǒng)裝配式剪力墻以開間或整片墻為拆分單元，而是以 1.3 m 寬的預(yù)制墻板為標(biāo)準(zhǔn)件，像搭樂高積木一樣蓋房子。優(yōu)點(diǎn)為模塊化的標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件形式簡單、規(guī)格統(tǒng)一、運(yùn)輸與吊裝簡易輕量、生產(chǎn)與拼裝效率高。缺點(diǎn)為施工技術(shù)精度要求較高，有一定難度。

4 裝配式構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剪力墻、剪力墻的邊緣構(gòu)件、混凝土梁、樓板，均采用現(xiàn)場澆筑的方式。裝配式結(jié)構(gòu)，用疊合梁、疊合板替換了傳統(tǒng)的現(xiàn)澆梁板。

（1）幾種裝配式結(jié)構(gòu)體系中，全預(yù)制剪力墻（實(shí)心）結(jié)構(gòu)體系及預(yù)制夾心保溫剪力墻體系，剪力墻板均采用預(yù)制，剪力墻的邊緣構(gòu)件仍采用現(xiàn)澆，因此剪力墻豎向鋼筋在上下層間的連接節(jié)點(diǎn)做法和質(zhì)量保證尤為重要。此節(jié)點(diǎn)采用灌漿套筒連接形式。預(yù)制構(gòu)件之間鋼筋連接所用的套筒及灌漿料的適配性應(yīng)通過鋼筋連接接頭型式檢驗(yàn)確定，其檢驗(yàn)方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 107—2016《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。鋼筋水平連接時(shí)，灌漿套筒應(yīng)各自獨(dú)立灌漿，豎向構(gòu)件宜采用連通腔灌漿，并應(yīng)合理劃分連通灌漿區(qū)域，每個(gè)區(qū)域除預(yù)留灌漿孔、出漿孔與排氣孔外，應(yīng)形成密閉空腔，不應(yīng)漏漿。連通灌漿區(qū)域任意 2 個(gè)灌漿套筒間距 ≤ 1.5 m，灌漿路徑過長時(shí)應(yīng)做分倉處理，宜 3～4 個(gè)套筒為一個(gè)倉格。

（2）保溫一體化（模塊化）剪力墻結(jié)構(gòu)體系。保溫材料預(yù)埋在剪力墻內(nèi)部，剪力墻兩側(cè) 80 mm 厚混凝土墻體通過混凝土肋相連，剪力墻板及剪力墻邊緣構(gòu)件均采用預(yù)制，剪力墻的豎向鋼筋及水平鋼筋均需采取機(jī)械連接。因此鋼筋連接接頭做法、預(yù)制墻體上下層連接的質(zhì)量保證是本體系的重中之重。保溫一體化（模塊化）剪力墻典型橫切面示意如圖 2 所示。

圖2 保溫一體化（模塊化）剪力墻典型橫切面示意圖

剪力墻的豎向鋼筋連接，采用錐形頭套筒灌漿連接的型式，如圖 3 所示。其有 3 個(gè)特點(diǎn)。① 上下鋼筋進(jìn)行墩頭處理。② 套筒采用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)碳素鋼的無縫鋼管，上下兩頭按要求進(jìn)行縮口處理。③ 鋼筋錨固長度≥10 d。而剪力墻的水平鋼筋連接，采用雙節(jié)套筒機(jī)械連接的方式，如圖 4 所示。其有 3 個(gè)特點(diǎn)。① 左、右兩側(cè)鋼筋在墩粗后車螺紋處理。② 設(shè)連接螺桿，螺桿兩端車螺紋與鋼筋螺紋方向相反。③鋼筋與連接螺桿間各設(shè)一個(gè)直螺紋套筒。雙節(jié)套筒機(jī)械連接屬機(jī)械連接范疇，滿足一級接頭性能要求。

圖3 錐形頭套筒灌漿連接（豎向鋼筋）

圖4 雙節(jié)套筒機(jī)械連接（水平鋼筋）

5 基于項(xiàng)目合理選擇裝配式結(jié)構(gòu)體系

本項(xiàng)目 06 地塊為多層住宅建筑，04、05 地塊為高層住宅建筑，設(shè)計(jì)比選時(shí)也根據(jù)不同區(qū)塊高度不同，進(jìn)行有針對性的分項(xiàng)比較?；陧?xiàng)目的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的比選如表 1 所示。

表1 2019 版《標(biāo)準(zhǔn)》“資源節(jié)約”章節(jié)實(shí)施難度簡析

表1 基于項(xiàng)目的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的比選

本項(xiàng)目需滿足裝配式建筑的要求，并需達(dá)到 40% 預(yù)制率的要求。考慮到本項(xiàng)目外立面全石材外掛的需要，經(jīng)過對容積率、面積使用率、保溫形式和效果、成本和工期控制、施工和結(jié)構(gòu)可靠度等方面的比選和分析可知，多層住宅建筑采用較新技術(shù)體系，即保溫一體化（模塊化）預(yù)制剪力墻體系；高層住宅建筑采用較成熟的技術(shù)體系，全預(yù)制實(shí)心剪力墻體系。

6 裝配式結(jié)構(gòu)模型計(jì)算分析

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 a。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為 1.0；抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度 0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，建筑場地類別為 Ⅳ 類，場地特征周期為0.90 s；基本風(fēng)壓值為 0.55 kN/m2，地面粗糙度 B 類。結(jié)構(gòu)采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中：多層為保溫一體化（模塊化）預(yù)制剪力墻體系，抗震等級為剪力墻四級；高層為全預(yù)制實(shí)心剪力墻體系，抗震等級為剪力墻三級。

結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件采用 YJK（盈建科）程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行豎向荷載、風(fēng)荷載、多遇地震和設(shè)防地震的計(jì)算分析，并比較計(jì)算結(jié)果，確保計(jì)算模型合理，結(jié)果可信。確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，保證結(jié)構(gòu)具備必要的承載力、合適的剛度、良好的變形能力和消耗地震能量的能力，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范的要求。多層保溫一體化（模塊化）預(yù)制剪力墻體系，由于剪力墻內(nèi)嵌保溫材料，剪力墻實(shí)際有效截面減少。根據(jù)《模塊化裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系技術(shù)應(yīng)用規(guī)程》，剪力墻抗剪計(jì)算截面取混凝土兩側(cè)凈截面厚度，抗彎及抗壓計(jì)算截面可取混凝土等效厚度。典型單體（多層）抗震分析的計(jì)算結(jié)果如表 2 所示，典型單體（高層）抗震分析的計(jì)算結(jié)果如表 3 所示。

表2 典型單體（多層）抗震分析的計(jì)算結(jié)果（軟件名稱：YJK）

表3 典型單體（高層）抗震分析的計(jì)算結(jié)果（軟件名稱：YJK）

經(jīng)過計(jì)算，單體預(yù)制率滿足規(guī)范對于單體預(yù)制率 ≥ 40%的要求，計(jì)算公式如式（1）所示。

式（1）中相應(yīng)構(gòu)件的權(quán)重系數(shù)如表 4 所示。

表4 建筑預(yù)制率計(jì)算方法（方法二：權(quán)重系數(shù)法）

7 結(jié) 語

裝配式建筑多高層項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)體系比選、保溫體系比選、施工技術(shù)控制比選尤為重要，應(yīng)結(jié)合不同結(jié)構(gòu)體系、不同連接節(jié)點(diǎn)施工工藝進(jìn)行綜合判別。夾心保溫或保溫一體化技術(shù)的選用，可減少現(xiàn)場濕作業(yè)，更體現(xiàn)裝配式建筑的理念。合理的計(jì)算模型假定及參數(shù)可以直觀地模擬裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力，并反映變形協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)體系比選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對工程造價(jià)的把控都是極為重要的。