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摘要：廣東某院校學生宿舍項目采用裝配整體式混凝土框架結構。經對比分析研究，項目東西外墻采用外掛墻板+內保溫的構造方式以滿足建筑保溫隔熱要求，南北向外墻無需進行保溫隔熱設計。構件拆分設計綜合考慮了生產、運輸及吊裝等環節的要求；連接節點設計還考慮了構件安裝的可行性和易操作性。經對建筑裝配率核算，項目各單體均滿足裝配率50%以上的裝配式建筑評價標準。

關鍵詞：裝配整體式；外墻保溫隔熱；外掛墻板+內保溫；拆分設計；節點連接；鋼筋避讓；裝配率；裝配式建筑

1工程簡介

廣東某院校學生宿舍項目位于廣東省清遠市省級職業技術教育示范基地內，為廣東省建筑工程集團有限公司首個裝配式EPC項目，被評為“廣東省第一批裝配式示范項目”。該項目共7棟6層高21.55m的單體，總建筑面積58089m2，無地下室，采用裝配整體式混凝土框架結構，首層和屋面現澆，2~6標準層采用裝配式，學生宿舍樓效果如圖1所示。

2外墻保溫隔熱設計對比與分析

2.1建筑外墻劃分

根據《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》［1］，本項目需按照夏熱冬暖地區北區建筑節能要求設計，設計中應考慮夏季降溫，兼顧冬季采暖要求。如圖2所示，將建筑外墻分為南北外墻和東西外墻。圖2中東側、南側、北側宿舍的外陽臺有效遮擋和減少了進入宿舍內部的熱量，減輕了圍護結構的熱能耗。根據標準要求，廣東清遠地區建筑南北向可不進行保溫隔熱設計，東西向有保溫隔熱設計要求。

2.2保溫形式的對比分析

適用于裝配式混凝土建筑的常用外墻的保溫形式一般有4種，分別為自保溫（常用形式為加氣混凝土外掛墻板）、夾心外掛墻板、外掛墻板+內保溫（保溫砂漿形式）、外掛墻板+內保溫（復合板形式）。其中加氣混凝土外掛墻板技術不成熟［2］，運輸過程存在風險；外掛墻板+保溫砂漿內保溫系統存在濕作業工序，影響建筑的裝配式評價指標和施工工期。參考國內部分地區裝配式剪力墻住宅外墻保溫模式［3］，本項目可采用夾心外掛墻板的形式。根據本項目的特點，還可以采用外掛墻板+內保溫（復合板形式）的形式，設計前對該兩種構造形式進行了前期研究。利用清華斯維爾節能設計軟件對各建筑單體建筑建模，并按表1和表2賦予模型不同的設計參數。夾芯外掛墻板的方案采用滿足結構需求的鋼筋混凝土最小厚度值進行節能核算，經變換參數驗算，表1中數據均符合學生宿舍的保溫隔熱要求，且滿足《建筑設計防火規范》［4］第6.7.3條規定：建筑外墻采用保溫材料與兩側墻體構成無空腔復合保溫結構體系時，保溫材料兩側的墻體應采用不燃材料且厚度應≥50mm。表2為按外掛墻板+內保溫系統進行節能計算時選取的不同厚度參數進行計算。計算結果表明：表2中參數均能滿足建筑外墻保溫隔熱設計要求。同時對夾芯外掛墻板、外掛墻板+內保溫系統2種做法進行了經濟性對比，如表3所示。經上述比較分析，最終采用相對經濟的外掛墻板+內保溫（復合板）的保溫做法。裝配式混凝土建筑推薦采用保溫隔熱一體化的外圍護系統，因此我國較多省區采用夾心保溫外墻板的形式，但廣東省屬于夏熱冬暖地區，采用這種保溫形式并不能充分發揮其優勢，因此很少采用。外掛墻板+內保溫（復合板）的做法不足之處在于不能實現預制構件與保溫隔熱一體預制，內保溫層需在預制外掛墻板安裝后再施工安裝。考慮到裝配式建筑的施工特點，上層構件安裝的同時，下面已安裝好的樓層可以同步進行裝修工作，彌補了該做法多道工序對建筑工期造成影響的不足。該做法同時可以減少現場濕作業，達到節能環保的要求。

3預制構件拆分設計

本工程中框架柱全為現澆，標準層外圍框架梁和衛生間沉箱及周邊部分梁、樓梯休息平臺等為現澆外，標準層其他構件均為預制，主要采用的預制構件有鋼筋桁架疊合板、疊合梁、預制外掛墻板、預制樓梯、全預制懸挑板、預制空調板等。標準層預制構件平面布置情況如圖3所示。

3.1預制樓板拆分

預制底板的厚度，除要滿足構件本身的受力要求外，還需根據構件生產、運輸、吊裝以及現場施工過程的荷載通過計算確定。本項目中裝配式標準層的疊合樓板總厚度為130mm，預制層厚度取60mm。考慮建遠構件廠內生產構件固定模臺寬度為3.5m［5］，可生產板類構件最大寬度為3.2m；考慮道路和運輸車輛寬度限制，運輸構件短邊方向出筋寬度不得超過3.2m。因此根據本項目疊合樓板受力特點和在結構中所處位置，按單向疊合板和雙向疊合板進行拆分。走廊部位樓板基本為單向板傳力模式，因此按單向疊合板拆分（見圖4a），拆分時，樓板沿非受力方向劃分，預制底板采用分離式接縫，可在任意位置拼接；房間內板塊尺寸過大，且樓板為雙向板傳力模式，因此按雙向疊合板拆分（見圖4b）。考慮拼接后樓板底部拼接縫的觀感效應，房間內預制板之間采用整體式接縫，接縫位置設置在疊合板的次要受力方向上受力較小部位，預制板間預留300mm寬現澆帶，兩側預制板外伸鋼筋在現澆帶中搭接連接。

3.2外掛墻板拆分

外掛墻板是裝配式混凝土框架結構上的非承重外維護掛板，其拆分通常限于一個層高和一個開間，拆分設計時要考慮到構件生產、運輸和吊裝條件等因素的影響。外掛墻板拆分的同時還應根據建筑立面的特點，合理設置拼縫的位置，減少對建筑立面效果的影響。因此外掛墻板的拆分既要滿足墻板的尺寸控制要求，又要符合建筑外觀設計要求。本項目外掛墻板拆分時充分利用了建筑外立面凹凸線條的特點，有陽臺的立面外墻巧妙地將拼縫隱藏于U型裝飾假柱和空調板百葉窗內（見圖5a）。由于層高為3.55m，西側無陽臺外墻若按開間拆分，墻板尺寸超出構件生產和運輸尺寸的要求，且構件過重，與吊裝設備不匹配，因此將一個開間的墻板拆分成3塊（見圖5b）。考慮到生產和運輸問題，項目中的預制空調板與外掛墻板采用分開制作生產，現場組合拼裝的方式，簡化了生產和運輸。

4預制構件連接節點設計

構件連接節點設計是裝配式混凝土結構設計的重點內容，連接節點設計不但要考慮結構受力特性的要求，還要考慮構件安裝時的可操作性，是保證建筑安全和質量以及工程進度的重要因素。

4.1梁柱連接節點設計

為減少梁柱節點區域內梁外伸鋼筋數量，在本項目的施工圖設計階段已對梁配筋進行合并，并在滿足梁端受力和《建筑抗震設計規范》［6］等相關規范要求的前提下，將梁第二排底筋在距兩端一定距離處截斷，減少外伸鋼筋的數量，同時采用錨固板的設計，方便節點區鋼筋避讓和構件安裝（見圖6）。該節點連接形式基本等同于傳統現澆結構連接節點，與采用套筒連接鋼筋的延性連接節點［7］相比，節點區鋼筋避讓設計是深化設計的難點，設計時同時考慮了構件的吊裝順序和施工工藝等因素，才使得構件安裝順利進行。

4.2主次梁連接節點設計

本項目主、次梁存在50mm的高差，采用主梁預留后澆槽口的方式因槽口太薄容易開裂，因此采用圖7所示的主次梁連接方式。這種連接方式缺點是次梁端部需預留現澆段，且考慮鋼筋搭接長度要求預留現澆段長度較長，對于跨度不大的次梁減去現澆段長度后預制段長度可能所剩無幾了。該節點連接屬于梁柱強連接［7］，梁端現澆段為大震作用下梁端生成塑性鉸提供了變形空間，能夠保證該結構的抗震性能。

4.3疊合樓板連接大樣

本項目中鋼筋桁架疊合板的支座連接節點參照國標圖集《裝配式混凝土結構連接節點構造》［8］的連接構造，如圖8所示。對應于3.1中預制樓板的2種拆分形式，疊合板間拼縫采取圖9中的分離式和整體式2種形式。

4.4外掛墻板支座節點設計

本項目中大部分外掛墻板底部有懸挑板支撐，上部與框架梁的支座連接主要起固定防傾覆作用（見圖10），其下端直接坐落在懸挑板上。沒有懸挑板支撐的外掛墻板上部設有線性支承式支座［9］，支座鋼筋錨入現澆框架梁內，承受墻體所有平面外荷載，下部設置限位件對墻板起豎向支撐和限制墻板平面外位移的作用（見圖11）。

4.5外墻拼縫防水設計

防水設計是裝配式混凝土建筑外墻設計的重要內容，也是實現建筑正常使用功能的重要保證。西側外墻按建筑開間拆分構件尺寸較大，不符合構件生產和運輸條件要求，且構件重量過大與塔吊性能不匹配。因此中間設置一條豎縫（見圖5），為了防止墻體拼縫處滲水影響建筑正常使用，設計了一種新的外墻板中間拼縫大樣如圖12所示，拼縫外側打防水膠，內側預留現澆混凝土缺口，利用混凝土的自身防水特性進行二道防水保護。其他部位外墻接縫采用結構防水構造與材料防水相結合的形式：圖13a中水平拼縫采用企口接縫，接縫兩側均設密封材料和密封膠雙層防水材料［10］；圖13b中豎向拼縫采用外側排水空腔及打膠，內側依賴現澆部分混凝土自防水的內澆外掛的預制外墻防水構造［11］。

5建筑裝配率計算

根據《裝配式建筑評價標準》［12］的要求，裝配式混凝土建筑應同時滿足下列要求：①主體結構部分的評價分值不低于20分；②圍護墻和內隔墻部分的評價分值不低于10分；③采用全裝修；④裝配率不低于50%。對照文獻［12］中表4.0.1的評分項，以B01棟單體為例，各項指標計算結果如表4所示。根據文獻［12］中公式（4.0.1）計算得到B01棟裝配率為：從上述計算可得本項目中B01棟符合裝配式建筑的評價要求。經同樣方法復核，本項目其它單體同樣滿足裝配式建筑的評價要求。6結語⑴對位于廣東省的裝配式混凝土建筑，南北向一般無需進行保溫隔熱設計，東西向須進行保溫隔熱設計。本項目經對比分析，采用外墻板+內保溫的構造形式比采用夾心保溫板方案經濟合理。⑵預制構件的拆分設計要考慮構件生產、運輸和吊裝等各環節因素的要求，有助于節約成本和保證項目工期。⑶構件節點連接設計是裝配式結構設計的關鍵，也是保證建筑質量的重要因素之一。節點設計時同樣要考慮生產、運輸和吊裝等各環節的要求，特別是鋼筋避讓對構件安裝難易起決定性作用，也是影響施工進度的因素之一。⑷裝配率是評價裝配式建筑的評價指標，經計算，本項目符合文獻［12］中關于裝配式建筑的評價要求。

參考文獻

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［11］張喆.預制裝配式建筑外墻防水構造及施工要點［J］.中華建筑，2015（4）：120-121.

［12］裝配式建筑評價標準：GB/T51129-2017［S］.北京：中國

作者：毛娜 徐其功 單位：廣東省建科建筑設計院有限公司