1 前言
随着建筑产业化发展, 近年来, 上海地区建筑单体预制率由最初的15%逐年提升至目前的40%。在此过程中, 也逐渐暴露出预制构件的种类多、造价高、模具可利用率低、工人的预制构件拼装方面的专业能力弱、现场安装精度控制难度大等问题。导致装配式建筑在节能、环保、安全等方面的优势相比传统现浇结构并不突出。因此, 急需在现有装配式结构设计基础上, 在建筑工业化、集成化技术方面有新的突破。
本文通过对上海市首个采用全预制技术项目的介绍, 为同类建筑装配式设计方法提供一些参考与借鉴。
2 工程概况
长兴岛凤凰镇CX01单元09-03地块位于长兴岛凤凰镇, 东至凤凰公路、西接先进河。项目地上建筑面积172963平方米。根据用地使用权出让合同要求, 项目装配式建筑面积比例为100%, 建筑单体预制率不低于40%, 建筑总平面效果图见图1。
整个项目共分为62个子项, 其中除北侧与东侧为高层住宅外, 其余单体均为3层合院、联排及5层叠墅等多层建筑。
3 设计基本参数与结构体系布置
主体结构设计使用年限为50年, 建筑结构安全等级为二级。场地抗震设防烈度为7度, 设计基本加速度为0.10g;设计地震分组为第二组, 场地类别为Ⅳ类。水平地震影响系数最大值
场地特征周期多遇地震为0.90s, 罕遇地震为1.1s。基本风压取50年一遇, 0.55k Pa, 地面粗糙度为B类, 体型系数1.3, ~1.4, 基本雪压0.2 k Pa。
根据沪建建材【2016】601号文方法一要求,
结合建筑方案平面布置, 本项目多层单体结构体系采用了装配整体式剪力墙结构。
在单体预制构件拆分过程中, 选取了部分结构承重外墙、非承重外墙, 楼梯梯段板、阳台、楼板进行了预制。构件截面尽量标准化定制、减少截面种类, 以相应减少模具种类, 提高模具重复利用率, 以降低施工成本, 提高施工效率, 降低施工难度, 减少施工周期。
建筑物的竖向预制构件布置规则、均匀, 且避免有过大的预制构件的外挑。结构采用盈建科软件进行了计算、分析, 整体计算按等同现浇混凝土结构计算方法进行计算。抗震设计时, 对同一层内既有现浇墙肢也有预制墙肢的装配整体式剪力墙结构, 根据《装配式混凝土结构技术规程》 (JGJ 1-2014) 规定, 现浇墙肢水平地震作用弯矩、剪力乘以不小于1.1.的增大系数。
4 楼板结构预制拆分方案比选
由于本工程多层建筑单体标准层数少, 且屋顶层为斜屋面造型, 如采用传统叠合楼板方案, 要满足单体预制率不小于40%要求, 拆分难度会非常大, 需要在建筑物内部额外增加较多预制承重墙体, 不但增加了施工吊装难度, 且内墙预制引起的墙内管线预留以及内墙预制导致的模具增加也是不容忽视的问题。为此, 在设计过程中考虑采用全预制楼板方案。
为判断全预制板对多层建筑单体预制率贡献程度, 根据文章中方法一对联排别墅进行了三种拆分方案的预制率比选测算:
方案1:采用叠合楼板及预制承重内墙方案;
方案2:方案一基础上, 叠合楼板替换为全预制板方案;
方案3:预制板且内部均为现浇剪力墙方案;
从以上三种方案可知, 相比于叠合楼板, 部分区域采用全预制楼板, 可提高装配式建筑单体预制率约7.7%。
考虑到预制楼板相对预制墙体具有结构构造简单, 易于安装, 节能环保、造价相对较低等多种优势, 相比于增加预制墙体, 采用全预制楼板在降低造价的前提下可更加有效的提高单体预制率。
5 全预制板构造设计
全预制楼板相比传统现浇结构和叠合板, 其主要技术难点是预制楼板构件水平、竖向传力和设备管线集成安装以及集成管线路由的设计方法问题。为解决预制楼板可靠传力及设备管线问题, 在设计过程中将预制楼板中间区域设为全高预制混凝土板, 楼板四周区域根据机电管线及钢筋搭接要求, 预留出长200~300mm, 高70~80的现浇段, 预制楼板四周钢筋伸出构件端头, 预制板上下层钢筋锚入对应的现浇梁或墙中, 且两边预制板钢筋在现浇段内满足1.6La搭接长度, 底部钢筋满足锚固长度要求, 并将设备管线预埋在楼板周圈的现浇叠合层中, 以解决预制楼板可靠传力及预埋楼板内的机电管线连接问题, BIM深化透视图及节点大样图详见图2~图7。
此全预制板方案相比传统叠合楼板方案, 可较大提高装配式建筑预制率, 而预制构件与构件之间的连接又兼具叠合楼板的优点, 具有较好的连接受力性能, 可减少施工现场湿作业, 简化工序, 提高了施工效率, 减少工期, 符合建筑产业化特点。
由于本项目为上海首个采用全预制楼板装配式建筑, 目前仅在项目的低、多层装配式建筑中予以采用, 为减少全预制板对机电管线多层交叉的影响, 在设计过程中与机电专业配合, 对预制板布置区域管线排布进行了梳理, 以保证施工现场的可操作性。
6 结语
(1) 全预制楼板与传统现浇结构在受力特点上有部分相同之处, 但在支座及预制构件间连接区域更加类似于叠合板构造, 相比于传统叠合楼板, 是一种新型的装配式构造连接型式。
(2) 在低、多层建筑中采用全预制楼板在不增加混凝土用量的前提下, 可较大提高装配式建筑的单体预制率, 降低单位造价, 是高预制率下装配式建筑一种较为可行的结构设计方案。
(3) 采用全预制楼板方案需与机电专业密切配合, 尽量布置在楼板内机电管线较少的区域, 可采用BIM进行三维深化设计, 在设计之初即找出机电管线与楼板冲突位置, 重点解决设备管线集成安装以及集成管线路由等的设计问题。
摘要：长兴岛凤凰镇CX01单元09-03地块住宅项目为上海市首个在多层装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构中采用全预制板技术的装配式建筑项目, 项目建筑单体预制率不低于40%, 装配式建筑面积比例为100%。本文除介绍了项目装配式结构设计外, 重点对新型全预制板构造连接关键技术在项目中的应用进行了探讨。
关键词：装配式结构,全预制板,单体预制率40%,机电管线预留预埋
参考文献
[1] 《关于本市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则 (试行) 的通知》 (沪建建材[2016]601号)
[2] 装配式混凝土结构技术规程JGJ 1—2014[S].北京:中国建筑工业出版社, 2014.