◎ 郭建勇，劉帥華

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

隨著國家經濟的進步和人們對生活環(huán)境質量要求的提高，裝配式技術不斷發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代建筑采用了裝配式技術。目前，國內裝配式多應用在民用住宅方面，并且應用技術也較為成熟。然而，裝配式技術在糧食行業(yè)尚未有實質性的應用，相關人員對裝配式糧倉進行了研究。高樹成等[1]對糧倉結構進行了裝糧實驗，結果表明裝配式儲糧倉組合式結構有較強的靈活性、組裝方便，為儲藏糧食增加了便利，能夠有效滿足我國安全儲糧要求，有利于幫助農民減少糧食產后的損耗和變質，減少經濟損失。李志盛[2]通過實驗研究了平房倉裝配式屋面結構，從其特點出發(fā)制定了詳實的施工計劃，結果表明平房倉裝配式屋面結構具有一定的可行性。龐瑞等[3]基于某糧食產業(yè)園項目，提出了一種裝配式淺圓倉倉頂建造技術，該技術能夠代替現(xiàn)場現(xiàn)澆作業(yè)，構件質量較好，結構防水性能好。裝配式糧倉可以實現(xiàn)工廠化、模塊化、規(guī)?；皹藴驶a，能夠保證質量，且其施工過程中工期相對較短，可以減少人工成本，更有利于新型建材的應用，可以有效解決傳統(tǒng)建筑行業(yè)的施工效率低、濕作業(yè)量大和噪聲污染嚴重等問題。大力發(fā)展裝配式糧倉不但符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且可以積極響應國家的“雙減”目標。綜上，盡快開展糧倉裝配式的研究工作，并優(yōu)化裝配式平房倉結構選型十分必要。

1 方案對比

根據(jù)目前糧食平房倉裝配式需要解決的關鍵技術，本文制定以下3 種設計方案，即部分預制墻板+部分現(xiàn)澆墻板+現(xiàn)澆柱方案、全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案、全預制墻板+預制柱方案。其中全預制板又分為水平放置夾芯預制板和豎直放置U 型預制墻板。這3 種方案中設計基礎和地梁均按現(xiàn)澆構件考慮，并且屋面圈梁也按現(xiàn)澆構件考慮，從而保證倉房結構的整體性，增加空倉工況下的抗震性能。倉頂屋面均按雙T 板考慮（也可以采用拱板、折線型屋架、鋼梁、梯形鋼屋架等屋面形式），雙T 板為全預制構件，本次研究的裝配式糧食平房倉屋面為全裝配式，不考慮屋面的裝配式技術。糧食平房倉結構形式仍按排架結構設計。

裝配式平房倉研究時應首先考慮結構方案的可行性、安全性。在此基礎上通過節(jié)點、拼縫的優(yōu)化設計實現(xiàn)倉房整體的防水和防潮，以及倉房的氣密性。后期實際工程階段還應考慮工藝設備洞口的匹配性、電氣管線的預留預埋，同時對經濟性和裝配率進行計算，從而更好地評價該項技術的應用范圍和前景。

1.1 部分預制墻板+部分現(xiàn)澆墻板+現(xiàn)澆柱方案

部分預制墻板+部分現(xiàn)澆墻板+現(xiàn)澆柱方案中，裝配式平房倉排架柱及地梁采用現(xiàn)澆，地梁頂標高為-0.060 m，并預留用于預制墻板固定的企口和現(xiàn)澆墻板的預留鋼筋，現(xiàn)澆柱也在該標高預留施工縫。墻面采用部分預制墻板，部分現(xiàn)澆墻板。其中倉內側部分采用預制墻板，預制墻板中可增加保溫板，確保墻體的保溫隔熱效果。外側采用現(xiàn)澆墻板，內側預制墻板可以做現(xiàn)澆墻板的一面模板（如圖1）。外側現(xiàn)澆墻板中的鋼筋可以根據(jù)裝糧高度以及墻體受力不同進行調整。預制墻板根據(jù)倉房高度分3 層，每層預制墻板之間采用企口插接，水平方向預制胡子鋼筋錨固到現(xiàn)澆柱內。每層預制墻板臨時固定后綁扎外側現(xiàn)澆墻體鋼筋和現(xiàn)澆柱的鋼筋，然后澆筑與預制墻板同等高度的墻體和柱子。下部現(xiàn)澆墻體混凝土強度達到70%后進行上一層預制墻板安裝，然后綁扎鋼筋及澆筑混凝土。按此方式施工，待最上一層墻板安裝后進行墻體及屋面框架綁扎鋼筋綁扎及混凝土澆筑。待最后澆筑的混凝土強度達到70%后，再進行屋面板的吊裝施工。

圖1 預制墻板1 示意圖

平房倉檐墻及山墻均按上述辦法施工，但檐墻和山墻的預制墻板尺寸不同，預制墻板可根據(jù)實際工程情況調整。

1.2 全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案

全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案可以根據(jù)預制墻體板分為兩種方案，即水平放置加芯預制板和豎直放置U 型預制墻板。兩種方案的墻板均為預制，柱子均為現(xiàn)場澆筑。

1.2.1 水平放置夾芯預制板

水平放置夾芯預制板[4]方案中，裝配式平房倉的排架柱采用現(xiàn)澆柱和地梁，地梁頂標高為-0.060 m 并預留錨筋用于灌漿套筒連接，現(xiàn)澆柱也在該標高預留施工縫。墻體均采用預制墻體，墻體厚度根據(jù)具體受力計算，墻體中可以增加保溫板用于確保墻體保溫隔熱效果。預制墻板水平方向預留胡子筋，胡子筋伸入現(xiàn)澆柱內，豎直方向預制墻板之間采用灌漿套筒方式進行連接（圖2）。預制墻板根據(jù)倉房高度分3 層，第一層預制墻板安裝臨時固定后進行現(xiàn)澆柱，進行在該高度內的鋼筋綁扎和混凝土澆筑。待柱混凝土強度達到70%后，再進行第2 層預制墻板的安裝和該范圍內的柱子鋼筋綁扎及混凝土澆筑。按該方式施工到第3 層預制墻板后，進行屋面框架鋼筋綁扎及澆筑混凝土。待最后澆筑的混凝土強度達到70%后，再進行屋面板的吊裝施工。

圖2 預制墻板2 示意圖

平房倉檐墻及山墻均按上述辦法施工。但檐墻和山墻的預制墻板尺寸不同。預制墻板可根據(jù)實際工程情況調整。每層預制墻板中的鋼筋需要按不同位置受力計算確定。

1.2.2 豎直放置U 型預制墻板

豎直放置U 型預制墻板方案中，裝配式平房倉的排架柱采用現(xiàn)澆柱和地梁，地梁頂標高為-0.060 m 并預留抗剪槽和抗剪企口，現(xiàn)澆柱也在該標高預留施工縫。預制墻板采用U 型的大型墻板，墻板每塊寬不超過2 m，并沿高度方向在每塊板兩側設置主板肋，根據(jù)板的高度及受力情況沿高度水平方向設置副板肋（圖3）。U 型預制墻板上下側在板肋位置均設置槽鋼抗剪鍵。施工時，每個柱間設置3 塊預制墻板，U 型預制墻板下端放置在現(xiàn)澆地梁上，抗剪鍵放置在地梁的抗剪槽內，并采用灌漿料填實。每塊板均設置臨時支撐，保證預制墻板的穩(wěn)定，預制墻板安裝完成后進行現(xiàn)澆排架柱的鋼筋綁扎和混凝土的澆筑，柱混凝土強度達到70%后才可進行屋面框架的施工。待最后澆筑的混凝土強度達到70%后再進行屋面板的吊裝施工。

圖3 預制墻板3 示意圖

U 型預制墻板可根據(jù)受力調整板厚度和板肋高度。沿高度方向設置的副板肋也可以進行調整。主板肋之間可根據(jù)具體情況預留洞口。U 型板之間的豎縫預留10 mm，并在板厚方向上設置插銷機構或其他用于固定的連接。在主板肋中部設置直徑50 mm 的半圓，待板安裝完成后采用聚脲或其他密封材料填充，保證縫隙的氣密性。在主板肋外側設置兩道三元乙丙防水防潮密封條。主板肋與現(xiàn)澆柱相接面設置兩道鋼板條，一側預埋在U 新預制墻板內，一側現(xiàn)場現(xiàn)澆到柱內，并在預制墻板中預留胡子筋，混凝土柱澆筑時一同澆筑到柱子內。主板肋最外側每間隔1 m 焊接連接鋼板（圖4）。主板肋凹槽內部可根據(jù)保溫要求設置保溫材料，并在外側掛輕質飾面板、鋁塑板等外墻板。預制墻板外也可不設保溫和外掛墻板，涂刷外墻涂料，具體做法可根據(jù)具體工程所在地調整。

圖4 連接鋼板圖

1.3 全預制墻板+預制柱方案

全預制墻板+預制柱方案可以根據(jù)預制墻體板分為兩個方案，即水平放置夾芯預制板和豎直放置U 型預制墻板。兩種方案的墻板均為預制，柱子為預制柱，其中預制也可以為全預制或半預制。

1.3.1 水平放置夾芯預制板

水平放置夾芯預制板方案中，預制墻板的做法與全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案中水平放置夾芯預制板方案相同。柱子采用一半預制，預制部分為柱子凸出墻面部分，預制墻板水平方向預留胡子筋并一同澆筑到柱子內，柱子與墻體連接部分采用現(xiàn)場澆筑（圖5）。

圖5 柱墻連接圖

柱也可以采用帶挑耳的全預制柱，預制墻板不設置胡子筋，挑耳位置設置插銷連接機構，用于預制墻板與預制柱子連接。預制墻板安裝時在挑耳部分安裝兩條三元乙丙防水密封條（圖6）。

圖6 防水密封條圖

水平放置夾芯預制板方案中，半預制柱或者全預制柱均考慮采用灌漿套筒連接形式（圖7），或采用其他連接方式，如端部型鋼連接（圖8）。

圖7 灌漿套筒連接圖

圖8 端部型鋼連接圖

1.3.2 豎直放置U 型預制墻板

豎直放置U 型預制墻板方案中，預制墻板的做法與全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案中豎直放置U 型預制墻板方案相同。柱子采用一半預制，預制部分為柱子凸出墻面部分，預制墻板水平方向預留胡子筋并一同澆筑到柱子內，柱子與墻體連接部分采用現(xiàn)場澆筑（圖9）。在預制墻板主板肋與預制部分柱子連接位置采用L 型鋼板，每1 m 間隔焊接連接。

圖9 柱、墻連接圖

柱也可以采用帶挑耳的全預制柱，預制墻板不設置胡子筋，挑耳位置設置插銷連接機構，用于預制墻板與預制柱子連接。預制墻板安裝時在挑耳部分安裝兩條三元乙丙防水密封條（圖10）。

圖10 預制墻、柱連接圖

豎直放置U 型預制墻板方案中半預制柱或者全預制柱均考慮采用灌漿套筒連接形式（圖7），或采用其他連接方式，如端部型鋼連接（圖8）。主板肋凹槽內部可根據(jù)保溫要求設置保溫材料，并在外側掛輕質飾面板、鋁塑板等外墻板。預制墻板外也可不設保溫和外掛墻板，涂刷外墻涂料。具體做法建筑可根據(jù)具體工程所在地調整。

2 研究方案分析

2.1 部分預制墻板+部分現(xiàn)澆板+現(xiàn)澆柱方案

部分預制墻板+部分現(xiàn)澆板+現(xiàn)澆柱方案考慮的為柱子現(xiàn)澆混凝土，并且墻體一部分也采用現(xiàn)澆混凝土，僅倉內側的部分墻體采用預制墻板，并且該預制墻板可以當作部分模板使用。①優(yōu)點。該方案墻體部分現(xiàn)澆混凝土可以保證墻體的整體性，抗震效果較好，并且氣密性很好，施工難度不大，工程技術不高，預制墻板通用性較強，相對其他方案造價會較低，可較好地適應國家相應政策。②缺點。該方案仍大量采用了現(xiàn)澆混凝土，所以裝配率較低，現(xiàn)澆模板搭設采用較多，工期較長。

2.2 全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案

全預制墻板+現(xiàn)澆柱方案柱子整體采用現(xiàn)澆，墻板全部采用預制墻板。兩種預制墻板需要工廠預制經過運輸?shù)绞┕すさ兀詫︻A制工廠的覆蓋范圍有較高的限制。①優(yōu)點。全預制墻板的采用可以較大幅度提高建筑物整體裝配率，預制墻板之間通過現(xiàn)澆柱能夠很好地保證結構的整體性，且施工速度較快，氣密性較好，可以很好地響應國家相應政策。②缺點。預制構件不能通用，需按具體工程計算設計，從而造成預制構件工程造價較高，對工程技術要求較高，臨時支撐費用較高。

2.3 全預制墻板+預制柱方案

全預制墻板+預制柱方案墻板和柱子均采用預制構件，僅地下部分和屋面框架及檐口采用現(xiàn)澆。預制構件特別多，所有預制構件均需要工廠預制，并經運輸進入施工工地，所以裝配式建筑的應用也受制于預制工廠的覆蓋范圍。①優(yōu)點。對于地上部分而言，幾乎所有構件均采用預制構件，所以整體裝配率會很高，施工速度快，可以很好地滿足國家相應政策要求。②缺點。因采用較多構件裝配，結構主體整體性會較差，構件之間連接會有縫隙，經處理仍不能保證結構氣密性，工程造價較高，且對工程技術要求較高，臨時支撐費用較高。具體方案與性能對比匯總詳見表1。

表1 方案對比表

上述5 種方案中，雖然“部分預制墻板+部分現(xiàn)澆板+現(xiàn)澆柱方案”有較多的優(yōu)點，但是其裝配率底、政策適用性差，且不符合本次科研項目的特點。全預制墻板+預制柱方案（水平放置加芯預制板）和（豎直放置U 型預制墻板）這兩種方案雖然在整體性、抗震性和氣密性稍微遜色，但通過采用半預制柱半現(xiàn)澆柱的形式可以很大程度增強結構的整體性和抗震性。通過優(yōu)化預制墻板的拼縫構造、增加建筑密封材料也可以有效增加整體結構的氣密性。

通過以上方案論述和評價，本文認為方案“全預制墻板+預制柱方案（柱子為半預制柱、水平放置加芯預制板）”為最優(yōu)方案，并考慮將以下研究點作為優(yōu)化方向。①墻板不考慮內保溫，保溫均考慮建筑外保溫，按整體保溫外墻板考慮。②柱子按半預制考慮，現(xiàn)澆端考慮放在倉內側，并且柱子配筋按非對稱配筋考慮。③墻板水平縫細化，考慮柔性密閉新型材料。④豎直放置U 型預制墻板的拼縫盡可能地減少，一個柱間考慮減少為一個拼縫，并優(yōu)化拼縫的做法。

4 結語

通過對裝配式平房倉項目的研究發(fā)現(xiàn)，目前國內及國際上裝配式技術已經較為成熟，并有相應的規(guī)范及圖集，但多數(shù)技術仍存在各種缺點，并且存在技術限制[5]。裝配式平房倉屬于工業(yè)建筑，與普通民用建筑物的區(qū)別為構件截面大、配筋多、層高較高、要求氣密性強等特點。目前，多數(shù)適用于民用建筑的裝配式技術在工業(yè)建筑應用上存在一定的局限性。適用于工業(yè)建筑的裝配式技術仍需要繼續(xù)進行研究和完善。然而，國內裝配式平房倉沒有工程先例，并且造價較高。較少業(yè)主愿意“試新”，加之裝配式倉房的氣密性不能有很高的保證，因此防水、防潮、氣密性構造仍需繼續(xù)研究和實驗，以期尋找更好的解決方案和材料。