装配式建筑设计及施工探讨

2023年12月28日发(作者：曹思明)

装配式建筑设计及施工探讨发布时间：2021-02-25T15:58:10.133Z 来源：《工程管理前沿》2020年第32期 作者： 郝柜珍[导读] 本文介绍了住宅类建筑中预制板的设计和施工情况，对预制构件的设计、施工中存在的问题及对策等均有一定介绍 郝柜珍 (中煤天津设计工程有限责任公司 天津 300123)

摘 要：本文介绍了住宅类建筑中预制板的设计和施工情况，对预制构件的设计、施工中存在的问题及对策等均有一定介绍。 关键词：叠合板；装配式；混凝土楼板 Discussion on prefabricated building design and Construction

Hao Gui zhen（Tian Jin Design Engineering Chinacoal CO,LTD ,TianJin Zip code 300123）

Abstract: This paper introduces the design and construction of prefabricated panels in residential buildings, and also introduces the problems andcountermeasures in the design and construction of prefabricated components

Key words: Composite plate; Fabricated; Concrete floor

1引言 随着我国人口老龄化加剧，建筑施工企业的劳动力资源后继乏力，推动建筑施工工业化、改变建筑业劳动密集型的特点已成为当务之急。目前国内各省市都在不同程度地推广装配式建筑的应用，目的是积极探索预制构件在建筑业应用，在保证质量的前提下最大程度实现建筑工业化。以下简单介绍一下钢筋混凝土叠合板在住宅建筑设计、施工中的一些心得体会。2施工问题及对策： 我国是地震多发国家，国内建筑一般均需考虑抗震设计，而对于混凝土结构来说，能否保证预制构件与现浇构件或预制构件与预制构件之间有效连接是设计和施工的关键环节，其质量直接关系到建筑的受力性能。目前国内钢筋混凝土住宅建筑中装配式构件主要为楼板和楼梯，墙和柱等竖向构件的应用较少。 在住宅建筑中，楼板通常采用在预制混凝土板上浇筑混凝土的叠合板，即楼板为叠合构件，该做法可以达到各地政府对装配式的认定，同时由于有现浇层的作用，楼板的整体性较有保障 ，在整体计算时也可满足刚性楼板假定（详见《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.6.2及8.1.8条）的要求。现行《混凝土结构设计规范》的附录H为叠合板的计算提供了理论依据。以下对叠合板在实际施工中的问题做简单对比和分析。 问题及对策： 1)板裂缝：按照现行国标图集，预制板厚度一般为60mm，板跨度可达4.3m，因运输、吊装和预制板的整体刚度的需要，预制板均设有钢筋桁架，钢筋桁架一般高出板面约50mm。因桁架的原因，在运输过程中各层预制板之间需设垫块，垫块的存在致使预制板在运输过程中承受向上的力，导致预制板表面出现裂缝甚至通缝。 一般来说减少因运输过程中产生的裂缝的措施并不多，若仅仅为了减少板裂缝而在板顶增加配筋或增加高钢筋桁架高度明显不经济、不合理。因为，在板顶增加钢筋网会显著增加成本，而增加桁架高度会导致叠合层上现浇混凝土的厚度增加，增加建筑重量，不经济也不合理。通过实践对比可知，可考虑采取的措施有增加钢筋桁架的数量（即减小钢筋桁架的间距），并在运输过程中加密加宽垫块，减小垫块的水平间距，并严格控制预制板的堆放层数。 2)梁板施工交叉：一般来说预制板的三面或四周都有预留锚筋外伸，用于与梁、墙或预制板间现浇混凝土之间的连接，与梁、墙连接用预留锚筋外伸长度一般不小于90mm，由此带来预制板与其相临位置处梁钢筋绑扎的先后次序问题。当先绑扎预制板四周的梁筋时，由于预制板四周锚筋的存在，锚筋与梁纵筋垂直交叉，导致板无法就位；当先就位预制板，后绑扎梁筋时，梁底部纵筋与箍筋的绑扎将非常困难，质量无法保障，若是遇到梁顶部纵筋间距稍密的情况，底部纵筋与箍筋的绑扎甚至无法实现。按照以上任意一种方法施工，都会不同程度的影响施工质量，且施工缓慢，效率低下。 经过不断探索，我们采用如下方法，既满足了设计要求又大大加快了施工进度。在预制板吊装就位之前，将预制板的两边或三边的锚筋向上弯折90度，同时预制板相应位置的梁纵筋及箍筋应预先绑扎好，并用木方将梁架空，架空高度以梁顶纵筋高出板顶150mm~300mm为宜，待预制板安装就位后将锚筋恢复为平直，而后将木方撤去，梁筋就位。至此梁板均可合理就位。按照此法施工，每块预制板的安装就位在8~10分钟内可完成。

3)预埋管与顶部负筋交叉：在住宅建筑中，叠合板的现浇混凝土面层厚度一般在80mm左右（一般比钢筋桁架高出30mm），比常规混凝土板要薄，按照常规做法预埋管的直径一般为25-32mm，当不同方向预埋管交叉时，再考虑到钢筋桁架和负筋，则80mm厚的现浇混凝土板厚度不满足要求（32+32+8+15=87>80）。显然，为了满足局部管线的厚度需要而增加整个建筑的现浇混凝土层厚度是不经济、不合理的。 在实际施工过程中，一般采用如下方法来解决管线交叉的问题。预埋管自钢筋桁架的下部穿插，当有可能交叉时，其中一根预埋管先沿板边缘处的梁或墙内布置，另一根预埋管则可正常布置；或者将所有交叉点均布置在墙内，这样所有预埋管均在钢筋桁架下穿过。在楼板的角部，一般都会存在纵横双向负筋，为不增加现浇层的厚度，负筋一般直径不大于8mm，这样纵横双向负筋均可正常布置，80mm厚的现浇层基本上可以满足构造要求（50+8+8+15=81mm）。一般来说不建议采用更厚的现浇面层，140mm厚的叠合板可以满足绝大部分住宅类的跨度要求。 4)预制楼梯：预制楼梯是装配式建筑中可以直接当做成品的构件（无需再做面层，安装就位后即为最终成品），但作为最终成品的楼梯常常在施工过程中受到不同程度的撞击，最常见的是楼梯踏步的阳角常常损毁，难以修补。 解决该问题的常规做法就是在楼梯踏步内设护角筋，待楼梯安装就位后在表面采取保护措施，条件允许的情况下尽量减少施工期间使用的频率。若工序允许，可考虑预制楼梯后期安装或者每隔一定层数再安装楼梯。3设计问题及对策： 目前来说国内各省对装配式建筑的认定并不统一，原因之一是技术上并不十分成熟，装配式建筑的成本及工期与传统建筑相比并没有明显优势甚至还处于劣势。

要想实现建筑的工业化，设计方面的积极探索必不可少。因为，要实现建筑业的工业化首选应做到产品的规模化，只有当一种产品可以大批量的生产时才具备降低成本的前提，若构件种类太多则工厂生产过程中需要制作的模具就会增多，生产的不是标准构件而是定制构件，这对于加工企业来说难以降低成本，直接导致预制件的成本居高不下。因此，在装配式建筑中，应尽可能减少产品种类、加大产品的数量。为尽可能做到标准化、工业化，必须减少构件的种类，增加同一构件的数量，特别是在同一住宅楼或同一项目中，更应如此。对于减少预制板种类，降低成本，可有以下措施可供参考。 （1）开间标准化：装配式建筑不同于传统的建筑，从设计之处就应有产品工业化的考量。故而，应提倡装配式建筑与普通建筑差异化设计，主要体现在房间特定尺寸的重复使用，比如在同一项目中各功能房间的开间尺寸尽可能统一，户型差异可通过功能房间数量的增减和进深尺寸调整来实现（进深调整宜模数化）；对于预制板来说，开间尺寸标准化、不同户型设计时增加同一开间尺寸的重复率可大大减少预制板的种类。 （2）楼梯标准化：在设计中楼梯梯段高度和长度、踏步的宽度和高度宜尽可能统一。一般来说，住宅楼中层高较统一，故楼梯标准化较其他构件更加可行。鉴于目前高层住宅建筑中剪力墙型式居于主导地位，楼梯间四周布置较多剪力墙的情况下或者楼梯与平台之间为滑动支座支撑关系的情况下，楼梯对结构整体计算的影响较小。故应积极考虑在一个项目中标准层楼梯统一为一种预制楼梯，可以大幅度提高楼梯的重复率，降低成本。 （3）阳台栏板标准化：目前阳台栏板工厂预制件应用范围较小，有一定发展空间。通过实际调研，相对于叠合板，阳台栏板采用装配式更有优势。因为，按照目前结构设计模型假定，主体结构整体计算时并不考虑其影响，设计对阳台栏板的模拟主要是考虑其荷载的影响，同时阳台栏板不需要做成叠合板之类的构件，基本上为一次成型结构构件（外墙保温和内墙抹面、贴砖的工程做法则更有利于弥补预制板拼接缝缺陷）。因而，基本可以认为阳台栏板采用纯预制构件的做法是可以保障安全的，故可以从设计层面加大应用范围。在不采用浇筑混凝土的情况下为加强预制板之间连接的整体性，可以考虑在预制栏板之间以及预制栏板与阳台板之间采用卡槽的方式拼接，并用水泥砂浆灌缝，整体安全性可以得到保障。 （4）空调板标准化：一般来说空调板为悬挑于主体以外的构件，其对主体结构影响小、传力明确、荷载较小，故预制空调板在建筑中采用是有安全保障的。预制板于楼梯等构件有相似之处，均为一次成活构件，无需做成叠合构件，故可以考虑在同一项目中标准化甚至统一尺寸。 以上为作者从设计和施工两方面对住宅装配式的一点考虑，其中施工和设计均有实际工程案例，欢迎批评指正。参考文献： [1] 《桁架钢筋混凝土叠合板》（15G366-1）

[2] 《预制钢筋混凝土板式楼梯》（15G367-1）

[3] 《装配式混凝土结构连接节点构造》（15G310-1~2）

作者简介：郝柜珍（1980-），男，汉族，籍贯河北省邯郸市，大学本科（学士学位），工程师，结构专业，2004年毕业于燕山大学土木工程专业，主要从事结构设计及地基处理相关工作，现就职于中煤天津设计工程有限责任公司。