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装配式混凝土建筑的特点及对传统建筑的影响

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：马宝斌

[导读] 摘要：装配式建筑相对于传统建筑在节约资源和能源、减少污染、提高劳动生产效率及工程质量等方面都有很多积极的作用。

        浙江地标建筑设计有限公司浙江金华市 321000
        摘要：装配式建筑相对于传统建筑在节约资源和能源、减少污染、提高劳动生产效率及工程质量等方面都有很多积极的作用。由于国家政策的相关要求，装配式建筑在全国各地开始广泛应用。在装配式混凝土结构的设计和施工方面，与传统建筑有着很多区别，将此类区别进行分析，在项目的设计前期进行考量，提高设计施工的效率，更好的实现建筑项目的经济性和合理性。
        关键词：装配式混凝土结构；现浇建筑；建筑设计
        1装配式混凝土建筑的特点
        装配式混凝土建筑是指建筑的结构系统由混凝土部件（预制构件）通过可靠的连接方式装配而成的建筑。与国内传统现浇混凝土建筑相比较而言，装配式混凝土建筑的主要结构构件均采用工厂预制而成，具有以下几方面的特点：１）设计精细化程度要求比较高，专业协同要求比较高，严禁后凿后开孔现象，构件一旦生产出来就难以再修改；２）工厂化生产能够提高混凝土产品质量，提高生产效率，实现节能环保的目标；３）施工人员的工程实践经验以及技术水平、管理能力要求更高，安装误差以毫米为单位；４）要求建筑全装修，相比较现浇结构，装配式混凝土建筑的后期随意装修造成的结构破坏更容易引起重大质量事故；５）信息化程度较高，结合ＢＩＭ技术，集成了建筑全寿命周期的重要信息。装配式建筑的特殊性使其能够将设计、生产、施工、装修、管理等建造环节全部打通，从而实现对建筑全产业链的协调整合。
        2装配式混凝土建筑对传统建筑的影响
        2.1结构专业影响因素
        2.1.1阳台受力形式的影响
        传统结构设计时，认为悬挑梁式阳台要比悬挑板式阳台安全，其考虑悬挑板式阳台，板上部受力纵筋在现场施工时，容易受到工人踩踏，从而导致受力钢筋的截面有效高度降低，降低了构件承载力，存在安全隐患，因此阳台设计往往采用悬挑梁式阳台[1]。但如果采用预制悬挑梁式阳台，悬挑梁内的钢筋由预制构件带出，与悬挑梁连接的现浇边缘构件纵筋现场先行绑扎完毕，则在悬挑梁与边缘构件连接节点处，边缘构件内的水平环箍基本无操作空间，施工极其困难。而预制悬挑板式阳台，由于板上部受力钢筋由预制带出，则可以避免上部纲筋由于踩踏导致截面有效高度变低的情况，且施工简单迅速。装配式建筑如采用预制阳台，建议选择悬挑板式阳台。
        2.1.2叠合楼板对板厚的影响
        预制部分可作为现浇钢筋混凝土层的永久性模板，减少现场模板的优势，一般在预制构件的选择中优先选用。为保证预制叠合楼板在脱模吊装及运输过程中的刚度要求，一般板跨在4m以内，预制部分厚度为60mm；板跨4m以上，建议预制部分厚度为70mm。而为保证在楼板现浇层内的强弱电专业的线管走线空间要求，现浇部分的厚度要达到70mm以上。因此，如采用预制叠合楼板，则此楼板厚度至少为130mm。
        2.1.3预制框架柱的影响
        在装配式框架项目中，预制框架柱的上下层纵筋一般采用灌浆套筒的连接方式，由于这种连接方式的特殊性，柱内纵筋直径不宜小于20mm，纵筋不可并筋（灌浆套筒无并筋连接形式），上下层同一定位处纵筋直径变化只能相差一级，且只能上层柱纵筋直径小于下层柱纵筋直径。
        2.2施工方面影响因素
        2.2.1构件运输车的影响
        预制构件的运输车辆体型较大，为保证运输车辆顺利通行，施工现场的出入口宽度需满足大型车辆转弯进出；运输道路宽度一般需大于6m，可满足2辆大型车交会；道路转弯半径需要9m~10m，用以满足大型车辆转弯半径的要求；道路地面需硬化或平铺20mm厚钢板。施工总包应根据要求结合实际情况，根据设计荷载以及施工荷载等，对车行道路及PC堆场涉及范围内的地库顶板进行加固，特别是车行线使用钢管加密加固，所有排架钢管待结构封顶后拆除，并需编制地库顶板加固方案。

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        2.2.2塔吊选型的影响
        预制装配式建筑塔吊选型需考虑以下几个方面：最重单体构件；最大起重力矩构件；标准层构件数量；施工工期；塔吊基本参数的确定；塔吊安装方式的确定；启由高度的确定；周边环境的影响；前期小塔吊（无PC）后期大塔吊（PC施工）公用基础综合考虑塔吊选型[2]。
        2.3建筑平面影响因素
        2.3.1户型排布的影响
        住宅小区的使用和销售需求，使得同一小区内的住宅户型数量增多，一般一个项目至少有4个以上的户型。这种户型的对称排布及个数需求，就导致同一项目的楼型数量较多。对于装配式建筑而言，如预制外墙、预制凸窗、全预制阳台等，此类构件，如构件与构件之间采用对称式，则其模具实为2套模具。如将不同户型均组合到同一栋楼内，且户型排布方向相同，其余楼栋均采用同一楼型，则可以大大减少模具的套数，从而降低模具生产成本。
        2.3.2预制构件的影响
        对于预制构件本身来说，如采用预制叠合楼板，则房间的开间、进深、结构的墙柱梁布置对其尺寸有很大影响；如采用预制楼梯，则同一项目楼栋的楼梯间，建议楼梯踏步的跑向一致（顺时针向上跑向或逆时针向上跑向），即镜像排布的户型，楼梯跑向不镜像，采用复制关系；如采用预制外墙、凸窗等，则房间的门窗洞尺寸，门窗垛与现浇混凝土柱、现浇边缘构件的距离关系，都影响着预制构件的模数尺寸，如能将其类型数量减少，则也可以减少模具的数量。
        2.4建筑立面影响因素
        2.4.1外饰面材料的影响
        预制混凝土构件由于其在工厂制作的原因，其构件尺寸精度高，构件成型好，因此可为建筑立面效果提供丰富多彩的表达形式。现今主要的预制外饰面有素混凝土饰面、瓷砖饰面、石材饰面和陶板饰面[3]。瓷砖采用反打技术，在工厂铺贴并连接锚固件，其与混凝土之间的粘结强度要远高于传统施工现场铺贴瓷砖的工艺，不易空鼓、脱落。石材和陶板通过反打技术，可以取消传统工艺的干挂龙骨，节省材料和人工费用。
        2.4.2立面造型的影响
        建筑师在立面设计时，往往喜欢采用凹凸的线条线脚变化，来实现丰富立面效果的需求。而预制混凝土构件由于其生产工艺特点，凹线条的模具成本费用要远小于凸线条的模具成本费，因此在预制建筑设计时，建议采用凹线条替代凸线条的表达方式，在标准层线条尽量保持一致，或其线条变化有规律，有明显的重复率，从而达到更经济合理又美观的效果。
        2.4.3结构层高的影响
        传统建筑结构设计在住宅顶层设计时，结构标高往往和建筑标高为同一标高，造成顶层的结构层高与标准层的结构层高不同[4]。而预制构件尺寸设计时，其构件高度是由结构层高及楼板厚度决定的，因此建议建筑结构设计时，将顶层结构层高及楼板厚度与标准层层高及楼板厚度统一，从而避免单独增添一层模数的模具。
        结束语：
        预制装配式建筑在设计时，由于其自身加工工艺特点，与传统建筑设计有很多区别，如能在项目的方案阶段将这些区别因素考虑进去，则可以大幅提高设计效率减少返工，同时也使整个项目的经济性得以提高。预制装配式建筑在设计前期仍需考虑施工方面的相关因素，如预制最重构件及其位置对塔吊的影响等。综上所述，预制装配式建筑设计是涉及多专业的综合设计，为了使项目更经济合理，需要各专业的共同配合努力。
        参考文献：
        [1]叶浩文，王兵，田子玄.装配式混凝土建筑一体化建造关键技术研究与展望[J].施工技术，2018，47（06）：66-69.
        [2]王广明，武振.装配式混凝土建筑增量成本分析及对策研究[J].建筑经济，2017，38（01）：15-21.
        [3]田东，李新伟，马涛.基于BIM的装配式混凝土建筑构件系统设计分析与研究[J].建筑结构，2016，46（17）：58-62.
        [4]杨仕文，徐霞，王森.装配式混凝土建筑产业链关键节点及产业发展驱动力研究[J].企业经济，2016（06）：123-127.