顧韻宇 GU Yun-yu

（上海城建建設(shè)實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司，上海 200042）

1 工程概況

長(zhǎng)沙會(huì)展綜合配套中心為中小型綜合建筑群，主要為長(zhǎng)沙會(huì)展中心提供綜合配套服務(wù)。本工程由11 棟2 至4層的多層建筑組成，主要功能為餐飲、辦公及酒店，地上總建筑面積為58894 平方米，最高建筑高度為18.6 米。各單體全部為裝配式建筑，單體裝配率不低于50%。

本項(xiàng)目抗震設(shè)防烈度為6 度（0.05g），地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，特征周期Tg=0.35s，抗震設(shè)防類別為丙類。地面粗糙度為B 類，50 年一遇的基本風(fēng)壓ω0=0.55kN/m2。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及使用功能，各建筑單體均采用裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2 裝配整體式框架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的問題

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是各類辦公、商業(yè)類建筑中最常采用的裝配式結(jié)構(gòu)形式。但由于我國(guó)在裝配式建筑方面起步較晚，行業(yè)內(nèi)各相關(guān)專業(yè)對(duì)于裝配式建筑特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)也不盡相同，因此在裝配式項(xiàng)目的實(shí)施中仍存在一系列的問題。

裝配式建筑生產(chǎn)建造的難度與速度、項(xiàng)目的土建成本均與預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度有著很大的關(guān)系。在滿足建筑使用性能的基礎(chǔ)上，應(yīng)堅(jiān)持多組合、少規(guī)格的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。而現(xiàn)在很多的裝配式項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)完全沒有考慮其自身特點(diǎn)，仍以常規(guī)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行建筑平立面創(chuàng)作，往往造成預(yù)制構(gòu)件的拆分不合理，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，加大了裝配式深化設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝等工序的難度。

同樣一些項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有基于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)安裝的可行性、便利性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考量，預(yù)制構(gòu)件規(guī)格不統(tǒng)一，布筋形式不合理。造成構(gòu)件模具重復(fù)利用率低，模具構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)件生產(chǎn)成本大大增加。同時(shí)也造成施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件安裝困難，特別是梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的鋼筋嚴(yán)重碰撞，構(gòu)件無法吊裝就位，影響結(jié)構(gòu)安全及施工進(jìn)度。

3 平面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

基于裝配式建筑的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)兩個(gè)專業(yè)對(duì)于原建筑方案進(jìn)行了優(yōu)化。針對(duì)本項(xiàng)目中三種主要使用功能餐飲、辦公、酒店進(jìn)行了空間分析，將方案中較為雜亂的平面軸網(wǎng)、層高、立面造型等進(jìn)行合理化的優(yōu)化歸并,選擇了以8 米×6 米作為標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)，各功能區(qū)域均根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)進(jìn)行布置。同樣以標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)作為基本空間，組合出了較豐富的平面效果。（圖1）

圖1 某樓棟平面圖

由于平面設(shè)計(jì)以標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)進(jìn)行了靈活的組合，立面設(shè)計(jì)采用了退臺(tái)收進(jìn)的方法達(dá)到建筑效果，項(xiàng)目中各單體的層高也因此進(jìn)行了統(tǒng)一。最終底層層高采用5.4 米，標(biāo)準(zhǔn)層層高采用3.9 米。

通過對(duì)建筑方案的優(yōu)化，既滿足了建筑的功能性及美觀性，又為后續(xù)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。（圖2）

圖2 總平面圖

4 框架柱、框架梁設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目所在場(chǎng)地地震烈度低，風(fēng)壓較小，且各單體均為較為規(guī)則的多層建筑。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路是在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的基礎(chǔ)上盡可能地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)并簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。

各單體均采用裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)。主要的預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制框架柱、預(yù)制框架梁及次梁、預(yù)制疊合樓板、全預(yù)制樓梯、預(yù)制外掛墻板等。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定框架柱的截面尺寸。以預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)及施工的特點(diǎn)來看，框架柱的截面宜盡量上下層統(tǒng)一，少變規(guī)格尺寸。由于本項(xiàng)目底層與標(biāo)準(zhǔn)層層高差異較大，如各層采用相同截面將造成層間剛度比過小，影響抗震性能。故上下柱仍采用了不同截面，底層柱采用600×600 截面，標(biāo)準(zhǔn)層采用500×500 截面?？v筋配置上考慮到預(yù)制構(gòu)件模具出筋開洞的便利性，數(shù)量及布置進(jìn)行了統(tǒng)一，600×600 柱全截面12 根縱筋，單邊布置4 根；500×500 柱全截面8 根縱筋，單邊布置3 根。

框架梁全部按預(yù)制疊合梁設(shè)計(jì)，按國(guó)家規(guī)范的要求梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)采用澆注，按此做法設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提前考慮X向和Y 向兩方向的框架梁在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的鋼筋避讓問題。本項(xiàng)目采用8 米×6 米標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)，X 向框架梁采用300×700 截面，Y 向框架梁采用300×600 截面。在滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，錯(cuò)開了梁底筋在支座處的標(biāo)高，減少了生產(chǎn)及安裝難度。

為解決預(yù)制框架梁底縱筋在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)與框架柱縱筋避讓困難影響安裝的問題，設(shè)計(jì)時(shí)考慮了減少底筋進(jìn)支座的數(shù)量。本項(xiàng)目位于六度區(qū)，框架為四級(jí)抗震，支座處基本沒有正彎矩，且梁頂?shù)卓v筋沒有配筋比值的構(gòu)造要求，故采用僅部分底筋進(jìn)入支座的做法是完全可行的。但根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第6.5.1 條及7.2.2.2 條的要求，預(yù)制框架梁與現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的接縫應(yīng)滿足下列公式：

接縫的抗剪承載力主要由穿過接縫截面全部縱筋的銷栓作用提供。為了達(dá)到減少支座底筋的目標(biāo)，一要減小梁端加密區(qū)構(gòu)件抗剪承載力的富余；二要增加接縫的抗剪承載力。所以框架梁的箍筋均采用HPB300 鋼筋（兩肢箍），縱筋均采用HRB400 鋼筋。經(jīng)計(jì)算在按計(jì)算值配置頂筋的情況下，底筋僅兩根直徑25 進(jìn)入支座即可滿足接縫計(jì)算要求。

本項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)有的柱截面進(jìn)行分析，采用了一種較為簡(jiǎn)單的方法解決變截面柱鋼筋定位的問題。在二層柱變截面的做法上，無論角柱、邊柱、中柱均統(tǒng)一采用沿角部收進(jìn)的做法。標(biāo)準(zhǔn)層500×500 柱的縱筋全部采用單邊3 根均分的布置，底層600×600 預(yù)制柱的單邊采用4 根縱筋（見圖3）。由于變截面柱均采用沿角部收進(jìn)，故其中3 根縱筋以標(biāo)準(zhǔn)600×600 預(yù)制柱的縱筋定位為準(zhǔn)。

圖3 框架柱的鋼筋定位圖

為解決梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的鋼筋避讓問題，對(duì)于框架梁段進(jìn)支座鋼筋的細(xì)部做法采用一種便于生產(chǎn)安裝的手段進(jìn)行統(tǒng)一（見圖4、圖5）。

圖4 二層中柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)梁底筋布置示意圖

圖5 標(biāo)準(zhǔn)層中柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)梁底筋布置示意圖

由圖可見節(jié)點(diǎn)中左側(cè)與右側(cè)、上側(cè)與下側(cè)預(yù)制梁的出筋定位為旋轉(zhuǎn)180 度關(guān)系；X 向與Y 向預(yù)制梁的出筋定位為旋轉(zhuǎn)90 度關(guān)系。并且由于全樓的柱截面收進(jìn)形式相同，二層梁與標(biāo)準(zhǔn)層梁雖然梁長(zhǎng)略有不同，但出筋定位尺寸完全相同。另外本項(xiàng)目框架梁中的邊梁全部采用偏柱外邊50 定位，中梁均采用軸線居中，而框架柱全部以底層600×600 截面軸線居中定位即標(biāo)準(zhǔn)層500×500 柱為300、200軸線偏心定位，這樣在框架梁寬300 的情況下，邊梁、中梁與標(biāo)準(zhǔn)層柱的定位關(guān)系實(shí)際完全相同。因此二層與標(biāo)準(zhǔn)層的邊梁支座出筋做法實(shí)際也與圖3 相同。經(jīng)過對(duì)框架柱、框架梁的一系列的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，整個(gè)項(xiàng)目中近千個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)均采用了完全相同的一種構(gòu)造進(jìn)行處理，且充分預(yù)留了生產(chǎn)及施工中可能出現(xiàn)的誤差，解決了現(xiàn)階段裝配整體式框架結(jié)構(gòu)在施工中的最大難點(diǎn)。

5 次梁設(shè)計(jì)

次梁全部沿短跨布置，跨度約為6 米，僅中跨與邊跨由于主梁偏位的影響，梁長(zhǎng)略有不同，梁截面尺寸全部統(tǒng)一。次梁按單跨簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì)，預(yù)制梁底部不出筋，與主梁的連接采用了牛擔(dān)板連接做法（牛擔(dān)板詳見圖6）。由于跨度及荷載均較為接近，牛擔(dān)板規(guī)格全項(xiàng)目統(tǒng)一，便于機(jī)械化加工，次梁也僅需一套模具即可全部生產(chǎn)。

圖6 次梁牛擔(dān)板及主梁預(yù)埋件示意

6 總結(jié)與思考

現(xiàn)階段裝配式項(xiàng)目的建設(shè)中，建造成本高、施工難度大速度慢是較為普遍的現(xiàn)象。建造成本高的主要因素在于預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，模具用量大。而施工難度大速度慢主要由于構(gòu)件拆分不合理，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜等因素造成的。本項(xiàng)目通過一系列標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的手段，盡可能多地將項(xiàng)目中構(gòu)件采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制生產(chǎn)的形式，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)模具的重復(fù)利用率均較高，攤薄了生產(chǎn)成本。同時(shí)簡(jiǎn)化了連接節(jié)點(diǎn)，解決吊裝中鋼筋碰撞、構(gòu)件就位困難這個(gè)施工最大難題。

由于采用了裝配式建造的手段，本項(xiàng)目11 棟建筑從打樁到竣工交付僅用時(shí)90 天，充分體現(xiàn)出了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。經(jīng)過計(jì)算，本項(xiàng)目各單體的裝配率按湖南省標(biāo)均大于75%，竣工時(shí)為湖南省裝配率最高的混凝土結(jié)構(gòu)項(xiàng)目。

同時(shí)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)也有著其特殊性。該項(xiàng)目屬于低烈度、低風(fēng)壓地區(qū)的多層建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的簡(jiǎn)化及標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)較為容易。對(duì)于抗震、抗風(fēng)要求較高的高層裝配整體式框架結(jié)構(gòu)的建設(shè)仍存在很多設(shè)計(jì)及施工難點(diǎn)，需要我們?cè)诂F(xiàn)有工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上繼續(xù)探索。