混凝土建筑特點及對傳統(tǒng)建筑的影響

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摘要：由于國家政策的相關(guān)要求，裝配式建筑在全國各地開始廣泛應(yīng)用。在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工方面，與傳統(tǒng)建筑有著很多區(qū)別，將此類區(qū)別進行分析，在項目的設(shè)計前期進行考量，提高設(shè)計施工的效率，更好的實現(xiàn)建筑項目的經(jīng)濟性和合理性。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆建筑；建筑設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1引言

隨著我國城市化進程的加快，傳統(tǒng)建筑行業(yè)用工難，揚塵大等問題與越來越高的綠色節(jié)能要求等矛盾日益突出。裝配式建筑以其工業(yè)化、節(jié)能、環(huán)保、施工速度快等顯著優(yōu)勢，以及國家政策的相關(guān)支持與要求，在建筑行業(yè)得以快速發(fā)展與應(yīng)用。在我國，鋼筋混凝土工程在多層建筑中依然占據(jù)著主導(dǎo)地位，與其他結(jié)構(gòu)相比，其發(fā)展歷史悠久、技術(shù)相對成熟、耐久性好、結(jié)構(gòu)剛度大且造價相對低廉，是現(xiàn)階段裝配式住宅的主要結(jié)構(gòu)形式。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，是以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)裝配、連接、結(jié)合部分現(xiàn)澆而形成的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配式建筑的主要特點是生產(chǎn)工業(yè)化，生產(chǎn)工業(yè)化的關(guān)鍵是設(shè)計標準化，最核心的環(huán)節(jié)是建立一整套具有適應(yīng)性的模數(shù)及模數(shù)協(xié)調(diào)原則。設(shè)計中據(jù)此優(yōu)化各功能模塊的尺寸和種類，使建筑部品實現(xiàn)通用性和互換性，保證建筑在建設(shè)過程中，在功能、質(zhì)量、技術(shù)和經(jīng)濟等方面獲得最優(yōu)的方案，促進建造方式從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。因此，采用預(yù)制裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑有著很多區(qū)別，下面就這些區(qū)別特點進行分析。

2建筑平面影響因素

2.1戶型排布的影響

傳統(tǒng)建筑在建筑設(shè)計時，為保證立面的統(tǒng)一協(xié)調(diào)與戶內(nèi)戶型的排布規(guī)范標準，戶型一般采用對稱式排布。而住宅小區(qū)的使用和銷售需求，使得同一小區(qū)內(nèi)的住宅戶型數(shù)量增多，一般一個項目至少有4個以上的戶型。這種戶型的對稱排布及個數(shù)需求，就導(dǎo)致同一項目的樓型數(shù)量較多。對于裝配式建筑而言，如預(yù)制外墻、預(yù)制凸窗、全預(yù)制陽臺等，此類構(gòu)件，如構(gòu)件與構(gòu)件之間采用對稱式，則其模具實為2套模具。如將不同戶型均組合到同一棟樓內(nèi)，且戶型排布方向相同，其余樓棟均采用同一樓型，則可以大大減少模具的套數(shù)，從而降低模具生產(chǎn)成本。優(yōu)化戶型組合方式：一種樓型，重復(fù)率高，成本低。

2.2預(yù)制構(gòu)件的影響

對于預(yù)制構(gòu)件本身來說，如采用預(yù)制疊合樓板，則房間的開間、進深、結(jié)構(gòu)的墻柱梁布置對其尺寸有很大影響；如采用預(yù)制樓梯，則同一項目樓棟的樓梯間，建議樓梯踏步的跑向一致（順時針向上跑向或逆時針向上跑向），即鏡像排布的戶型，樓梯跑向不鏡像，采用復(fù)制關(guān)系；如采用預(yù)制外墻、凸窗等，則房間的門窗洞尺寸，門窗垛與現(xiàn)澆混凝土柱、現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件的距離關(guān)系，都影響著預(yù)制構(gòu)件的模數(shù)尺寸，如能將其類型數(shù)量減少，則也可以減少模具的數(shù)量。

3建筑立面影響因素

3.1外飾面材料的影響

預(yù)制混凝土構(gòu)件由于其在工廠制作的原因，其構(gòu)件尺寸精度高，構(gòu)件成型好，因此可為建筑立面效果提供豐富多彩的表達形式?，F(xiàn)今主要的預(yù)制外飾面有素混凝土飾面、瓷磚飾面、石材飾面和陶板飾面。瓷磚采用反打技術(shù)，在工廠鋪貼并連接錨固件，其與混凝土之間的粘結(jié)強度要遠高于傳統(tǒng)施工現(xiàn)場鋪貼瓷磚的工藝，不易空鼓、脫落。石材和陶板通過反打技術(shù)，可以取消傳統(tǒng)工藝的干掛龍骨，節(jié)省材料和人工費用。

3.2立面造型的影響

建筑師在立面設(shè)計時，往往喜歡采用凹凸的線條線腳變化，來實現(xiàn)豐富立面效果的需求。而預(yù)制混凝土構(gòu)件由于其生產(chǎn)工藝特點，凹線條的模具成本費用要遠小于凸線條的模具成本費，因此在預(yù)制建筑設(shè)計時，建議采用凹線條替代凸線條的表達方式，在標準層線條盡量保持一致，或其線條變化有規(guī)律，有明顯的重復(fù)率，從而達到更經(jīng)濟合理又美觀的效果。

3.3預(yù)制構(gòu)件分縫的影響

預(yù)制單面疊合式外墻體系及預(yù)制夾心保溫外墻體系，由于其防水性能好、外側(cè)可免除濕作業(yè)模板、如吊裝安裝精度控制好的情況下無需傳統(tǒng)二次抹灰等處理工藝，可直接進行飾面工程施工等顯著優(yōu)點，在預(yù)制裝配式建筑中得以廣泛應(yīng)用。但這兩種體系也有個顯著的特點，就是預(yù)制外墻間的水平縫和豎向縫比較突出，此縫寬一般為20mm。采用涂料遮蓋的方式很難保證長期自然條件作用下，此處縫不開裂。因此，如能在建筑方案設(shè)計階段，將預(yù)制板間的水平縫和豎向縫作為立面的表達因素，則可降低后期立面效果降低的風險。

3.4結(jié)構(gòu)層高的影響

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在住宅頂層設(shè)計時，結(jié)構(gòu)標高往往和建筑標高為同一標高，造成頂層的結(jié)構(gòu)層高與標準層的結(jié)構(gòu)層高不同。而預(yù)制構(gòu)件尺寸設(shè)計時，其構(gòu)件高度是由結(jié)構(gòu)層高及樓板厚度決定的，因此建議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，將頂層結(jié)構(gòu)層高及樓板厚度與標準層層高及樓板厚度統(tǒng)一，從而避免單獨增添一層模數(shù)的模具。

4結(jié)構(gòu)專業(yè)影響因素

4.1陽臺受力形式的影響

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，認為懸挑梁式陽臺要比懸挑板式陽臺安全，其考慮懸挑板式陽臺，板上部受力縱筋在現(xiàn)場施工時，容易受到工人踩踏，從而導(dǎo)致受力鋼筋的截面有效高度降低，降低了構(gòu)件承載力，存在安全隱患，因此陽臺設(shè)計往往采用懸挑梁式陽臺。但如果采用預(yù)制懸挑梁式陽臺，懸挑梁內(nèi)的鋼筋由預(yù)制構(gòu)件帶出，與懸挑梁連接的現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件縱筋現(xiàn)場先行綁扎完畢，則在懸挑梁與邊緣構(gòu)件連接節(jié)點處，邊緣構(gòu)件內(nèi)的水平環(huán)箍基本無操作空間，施工極其困難。而預(yù)制懸挑板式陽臺，由于板上部受力鋼筋由預(yù)制帶出，則可以避免上部綱筋由于踩踏導(dǎo)致截面有效高度變低的情況，且施工簡單迅速。裝配式建筑如采用預(yù)制陽臺，建議選擇懸挑板式陽臺。

4.2疊合樓板對板厚的影響

預(yù)制疊合樓板由于其構(gòu)件加工成本低廉，預(yù)制部分可作為現(xiàn)澆鋼筋混凝土層的永久性模板，減少現(xiàn)場模板的優(yōu)勢，一般在預(yù)制構(gòu)件的選擇中優(yōu)先選用。為保證預(yù)制疊合樓板在脫模吊裝及運輸過程中的剛度要求，一般板跨在4m以內(nèi)，預(yù)制部分厚度為60mm；板跨4m以上，建議預(yù)制部分厚度為70mm。而為保證在樓板現(xiàn)澆層內(nèi)的強弱電專業(yè)的線管走線空間要求，現(xiàn)澆部分的厚度要達到70mm以上。因此，如采用預(yù)制疊合樓板，則此樓板厚度至少為130mm。

4.3預(yù)制框架柱的影響

在裝配式框架項目中，預(yù)制框架柱的上下層縱筋一般采用灌漿套筒的連接方式，由于這種連接方式的特殊性，柱內(nèi)縱筋直徑不宜小于20mm，縱筋不可并筋（灌漿套筒無并筋連接形式），上下層同一定位處縱筋直徑變化只能相差一級，且只能上層柱縱筋直徑小于下層柱縱筋直徑（灌漿套筒連接鋼筋的直徑規(guī)格不應(yīng)大于灌漿套筒規(guī)定的連接鋼筋直徑規(guī)格，且不宜小于灌漿套筒規(guī)定的連接鋼筋直徑規(guī)格的一級以上）。在梁柱節(jié)點處，柱內(nèi)鋼筋為避讓梁內(nèi)鋼筋，一般柱內(nèi)縱筋的間距控制在100mm以上為佳，縱筋的凈間距不應(yīng)小于50mm。因此，如果上下層間框架柱截面變化，建議每一邊收縮的長度等于柱縱筋間距（大于等于100mm）；三面收柱的，盡可能控制在一邊或兩邊，且每邊收縮的長度大于100mm?？蚣苤v筋配筋設(shè)計時，建議將同一位置處的縱筋不同層間直徑、間距盡可能歸并，如需改變縱筋直徑、間距，建議4~5層一變，這樣有利于提高設(shè)計、制作和施工效率，減少模具套數(shù)，降低成本。由于預(yù)制框架柱縱筋采用灌漿套筒連接，灌漿套筒一般直徑較大，且其保護層厚度至少為20mm，則框架柱邊縱筋距邊定位一般在50mm以上，為了保證框架主梁縱筋與框架柱縱筋不碰撞，預(yù)制主梁邊不可與預(yù)制柱邊平，最好相差50mm。

4.4預(yù)制梁的影響

預(yù)制框架結(jié)構(gòu)在梁平面布置時，建議兩方向的梁(即X,Y方向的梁，此處不區(qū)分主次梁)，梁底高差在100mm以上，可有效避免梁底縱筋碰撞，降低施工難度。十字交叉布置的次梁，如采用預(yù)制則只可預(yù)制一個方向次梁，另一個方向的次梁現(xiàn)澆，從施工難度及經(jīng)濟性考慮，不如采用同一方向雙次梁的布置方案。預(yù)制梁在配筋時，梁鋼筋間距宜控制在100mm以上，建議梁底采用大直徑鋼筋，減少鋼筋根數(shù)（300mm寬梁，梁底單排縱筋最多3根），否則梁底鋼筋過密，很難避免預(yù)制柱縱筋與預(yù)制梁縱筋碰撞問題。在結(jié)構(gòu)受力允許條件下，梁縱筋第二排及以上的縱筋盡量不伸入支座，避免連接節(jié)點區(qū)域鋼筋過多造成鋼筋碰撞問題。

5施工方面影響因素

5.1構(gòu)件運輸車的影響

預(yù)制構(gòu)件的運輸車輛體型較大，為保證運輸車輛順利通行，施工現(xiàn)場的出入口寬度需滿足大型車輛轉(zhuǎn)彎進出；運輸?shù)缆穼挾纫话阈璐笥?m，可滿足2輛大型車交會；道路轉(zhuǎn)彎半徑需要9m~10m，用以滿足大型車輛轉(zhuǎn)彎半徑的要求；道路地面需硬化或平鋪20mm厚鋼板。施工總包應(yīng)根據(jù)要求結(jié)合實際情況，根據(jù)設(shè)計荷載以及施工荷載等，對車行道路及PC堆場涉及范圍內(nèi)的地庫頂板進行加固，特別是車行線使用鋼管加密加固，所有排架鋼管待結(jié)構(gòu)封頂后拆除，并需編制地庫頂板加固方案。

5.2塔吊選型的影響

預(yù)制裝配式建筑塔吊選型需考慮以下幾個方面：最重單體構(gòu)件；最大起重力矩構(gòu)件；標準層構(gòu)件數(shù)量；施工工期；塔吊基本參數(shù)的確定；塔吊安裝方式的確定；啟由高度的確定；周邊環(huán)境的影響；前期小塔吊（無PC）后期大塔吊（PC施工）公用基礎(chǔ)綜合考慮塔吊選型。經(jīng)過選型、比較，采用合適的塔吊，大臂長度按照建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊點位置設(shè)計。在選型過程中應(yīng)結(jié)合構(gòu)件堆場、吊裝順序，塔吊性能，覆蓋范圍等綜合因素進行選擇，選擇最佳經(jīng)濟實用型方案，在塔吊選型及布局設(shè)計完畢后，應(yīng)對所有構(gòu)件進行起重力矩復(fù)核，確保所有預(yù)制構(gòu)件在塔吊起重能力范圍內(nèi)。

6結(jié)束語

預(yù)制裝配式建筑在設(shè)計時，由于其自身加工工藝特點，與傳統(tǒng)建筑設(shè)計有很多區(qū)別，如能在項目的方案階段將這些區(qū)別因素考慮進去，則可以大幅提高設(shè)計效率減少返工，同時也使整個項目的經(jīng)濟性得以提高。預(yù)制裝配式建筑在設(shè)計前期仍需考慮施工方面的相關(guān)因素，如預(yù)制最重構(gòu)件及其位置對塔吊的影響等。綜上所述，預(yù)制裝配式建筑設(shè)計是涉及多專業(yè)的綜合設(shè)計，為了使項目更經(jīng)濟合理，需要各專業(yè)的共同配合努力。

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作者：高磊 單位：上海砼邦建設(shè)工程有限公司