▎ 關注公眾號“裝配家園網”，每日三分鐘，輕鬆瞭解建築新資訊！
引言
2016年國務院71號文《國務院辦公廳關於大力發展裝配式建築的指導意見》發佈實施後，傳統建築行業轉型已不可逆轉，裝配式將成為今後建築行業的重要營造方式。進入2018年後，裝配式建築又一重磅文件《裝配式建築評級標準》（GB/T 51129-2017）發佈執行，該標準對裝配式建築做出了明確的評價方法和底線要求，根據該標準要求“只做水平預製構件，不做豎向預製構件的做法都不能叫裝配式建築”，對目前裝配式建築影響最大。在過去幾年裡，預製水平構件在裝配式建築中已得到廣泛應用，技術已較為成熟；而採用預製豎向構件的裝配式建築則應用較少，工程經驗相對欠缺。本文以最常見剪力牆結構為例，對採用預製豎向構件的裝配式建築設計過程中，各階段結構設計重點工作進行總結。
一、裝配式建築方案設計
歷史及現狀
與傳統現澆剪力牆結構相比，裝配式剪力牆結構有兩個顯著特點：首先，成本增量較大，（採用預製構件時，各類型鋼筋砼構件的加權綜合單價約為現澆構件的3倍）；其次、結構牆體佈置需考慮採用預製構件的可實施性。因此，採用裝配式建造的項目在建築方案設計階段需要結構專業提前介入，分析建築方案採用裝配式時的可實施性和經濟性，避免後期方案修改，影響項目開發進度。裝配式剪力牆結構在方案設計階段應關注以下幾點。
1.結構適用高度，採用裝配整體式剪力牆結構房屋的屋最大使用高度比現澆剪力牆結構有一定程度降低，具體對比情況見表1.1。
表1.1 不同類型剪力牆結構適用的最大高度（m）
2.結構平面形狀宜簡單、規則，質量、剛度和承載力分佈宜均勻，不應採用嚴重不規則的平面佈置。結構豎向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和收進。結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。具體規則性判斷按照《建築抗震設計規範》GB50011中規定執行。
3.建築採用模數化設計，基本模數100mm（1M=100mm），擴大模數應為2M、3M、6M、9M……。項目宜採用統一模數，模數統一可減少預製構件種類，有效降低建造成本。
4.結構採用預製構件的可實施性。重點關注以下幾點：
a.轉角牆、窗間牆長度是否滿足裝配式實施。
b.平面內凹深度較大時，注意凹口寬度是否滿足後續施工操作要求。見例圖a、b。
a-1 轉角牆長度過小（轉角窗）
a-2 窗間牆長度過小
b 平面凹口淨寬過小
5.預製構件形式宜簡潔，以利於控制成本。重點關注以下幾點：
a.不宜採用飄窗，儘量避免出現三維預製構件。
b.外牆宜平。
a 飄窗
b 外牆不平直
二、裝配式建築結構初步設計
按政策要求，採用裝配式建造的項目均需要進行產業化實施方案專項彙報。彙報文件內容與初步設計深度基本一致，因此做好初步設計可有效提高後續施工圖設計週期。裝配式建築初步設計階段應重點關注以下幾點。
1.確定建築底部採用現澆的層數。根據《裝配式混凝土結構技術規程》中相關規定：
a.高層剪力牆結構底部加強部位的剪力牆宜採用現澆混凝土。
b.帶轉換層的結構，框支層及相鄰的上一層應採用現澆結構。
2.預製牆板截面厚度不宜小於200mm。
3.預製構件拆分。牆板兩側的拼接部位宜設在結構受力較小的部位；
豎向預製構件優先採用一字型，不宜採用L型、T型、U型等三維構件，預製牆板常用形式見附2.1。
圖2.1 預製牆板常用形式
建築產業化的核心是生產工業化，生產工業化的關鍵是設計標準化。實現標準化的關鍵點則體現在對預製構件的科學拆分上；因此，預製構件的科學拆分是裝配式建築結構設計的核心工作。預製構件科學拆分對建築功能、建築平立面、結構受力狀況、預製構件承載能力、工程造價等都會產生影響。如何實現預製構件的科學拆分，重點關注內容見表2.1。
表2.1 預製構件拆分重點關注內容
4. 結構專業初步設計圖紙內容：
a. 結構設計說明，包括裝配式設計專篇。
b. 結構平面圖，應有各層結構平面圖及屋面結構平面圖；預製構件應註明預製構件的編號，給出預製構件編號與型號對應關係，應包括構件重量等。
c. 預製構件典型連接節點詳圖。
d. 結構專業計算書，包括豎向構件預製率（體積率）計算，水平構件預製率（面積率）計算等。
5.各專業協同設計。根據不同專業的技術要點，分析影響施工成本、施工進度和施工質量的因素，採取科學有效的技術組合，做好協同設計，控制裝配率。
6.信息化設計（BIM）。裝配式建築全產業鏈應用BIM，既能提升項目的精細化管理和集約化經營，又能提高資源使用效率、降低成本、提升工程設計與施工質量水平；加之部分城市對裝配式建築有強制採用BIM要求。因此，裝配式建築在初步設計階段需確認是否採用BIM。
三、裝配式建築結構施工圖設計
裝配式建築結構施工圖設計應包含以下幾個方面。
1.結構設計總說明，其中應有裝配式結構設計專項說明。
2.結構平面佈置圖。應有各層結構平面佈置圖、配筋圖；預製構件應註明預製構件編號；現澆牆肢編號、現澆節點編號等。
3.預製構件詳圖及加工圖。構件詳圖應包括：
a. 構件模板圖，應表示模板尺寸、預留洞及預埋件位置、尺寸，預埋件編號、必要的標高等。
b. 構件配筋圖：縱剖面表示鋼筋形式、箍筋直徑與間距，配筋複雜時宜將非預應力筋分離繪出；橫剖面註明斷面尺寸、鋼筋規格、位置、數量等。
c. 需作補充說明的內容。
4.預製牆板的水平、豎向接縫的連接節點設計與施工是裝配式結構的重點和難點，連接節點的性能是保證裝配式結構性能的關鍵。裝配式結構連接節點在施工現場完成是最容易出現質量問題的環節，而連接節點的施工質量又是整個結構施工質量的核心。節點設計應重點關注以下幾點：
a. 套筒連接作為裝配式結構最受詬病的質量缺陷，設計文件中應特別註明對鋼筋連接套筒及灌漿料的材料性能及相關檢測、檢驗的要求。
b.預製牆板豎向接縫設計，優先採用連接區段長度不大於600mm的連接節點（根據《裝配式建築評價標準》現澆節點長度不大於600mm時，現澆節點可計入預製混凝土體積），預製構件水平筋甩筋及現澆節點水平應選便於構件吊裝，方便現場鋼筋綁紮的方式。“一”字型連接節點鋼筋排布構造如圖3.1所示，其餘種類連接節點可參見遠洋《裝配式建築結構標準節點手冊》。
圖3.1 “一”字型連接節點鋼筋排布構造
c.外葉板連接縫防滲漏問題。“一”字型連接節點防滲漏構造如圖3.2所示，其餘種類連接節點可參見遠洋《裝配式建築結構標準節點手冊》。
圖3.2 “一”字型連接節點防滲漏構造
四、預製構件深化設計
預製構件深化設計應考慮工程實際加工製作、吊裝、運輸、堆放等情況，重點工作如下：
1.深化設計計算，應包括設計文件規定荷載及施工程堆放、脫模、運輸、吊裝等各種工況荷載不利組合驗算。
2.深化圖應正確反映建築、設備、電氣等專業所需的預留孔和預埋管線、埋件等，對有衝突的預留預埋應協同各專業進行設計調整。
3.預製構件深化圖應考慮預製構件施工吊裝就位需要的預埋件（如圖4.1所示牆板所需的臨時支撐）。
（左）外牆板臨時支撐佈置圖
（右）內牆板臨時支撐佈置圖
圖4.1 牆板臨時支撐佈置圖
4.預製構件深化設計應配合總單位包考慮腳手架，塔吊安裝所需的預留預埋問題。豎向構件採用裝配式建造的剪力牆結構宜採用集成爬架（如圖4.2所示），採用集成爬架可有效解決陽臺挑架問題，實現外牆穿插施工。
圖4.2 裝配式剪力牆結構採用集成爬架
預製構件深化設計工作是保證項目實施的關鍵環節，該工作不但涉及建築方案研究、各專業施工圖配合等，還需要和構件製作單位及施工安裝單位密切配合，充分研究項目實施過程中的細節問題。多專業協同、多單位協同是實現裝配式建築技術性和經濟性統一的保證。
五、結語
目前，我國的建築工業化程度相對落後，產業鏈也不是非常完善，需要進一步的支持與促進。設計行業作為裝配式建築發展的龍頭，需要與時俱進，順應時代發展的潮流，持續突破與創新，才可以真正地對中國整體建築行業的發展起到積極的推動作用。
閱讀更多 裝配家園 的文章
