單中祥

南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司 江蘇 南京 210002

1 前言

二十一世紀(jì)以來，我國的基建發(fā)展迅猛，結(jié)構(gòu)設(shè)計水平也得到了長足的發(fā)展，但是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了污染性強、耗能高等一系列產(chǎn)業(yè)問題，2014年住建部要求加快推進(jìn)建筑節(jié)能工作，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。設(shè)計單位作為工程行業(yè)的上游及啟動環(huán)節(jié)，扮演了非常重要的角色，要積極主動轉(zhuǎn)型，整合建筑產(chǎn)業(yè)鏈上資源，主動去推動新型工業(yè)化的發(fā)展，并為建筑現(xiàn)代化的推進(jìn)提供可靠的技術(shù)保障。南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司與江北核心區(qū)一起進(jìn)行了新的嘗試。本文對本項目中的一個代表性的L形轉(zhuǎn)角公寓裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行介紹。

2 工程概況

本工程為南京國際健康城開發(fā)建設(shè)有限公司在江北新區(qū)建設(shè)的人才公寓（1號地塊）項目。地上三十一層，地下一層。本工程抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別丙類，場地類別Ⅲ類，特征周期Tg＝0.45s。建筑立面如圖1。

圖1 建筑立面效果圖

主體結(jié)構(gòu)三層樓面以下采用現(xiàn)澆，三層樓面以上標(biāo)準(zhǔn)層均采用預(yù)制裝配整體式結(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配技術(shù)在本工程的應(yīng)用內(nèi)容如下：

1）樓板采用預(yù)制非預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板，其預(yù)制層厚度60mm，現(xiàn)澆層厚度70mm；

2）豎向構(gòu)件采用預(yù)制剪力墻；

3）標(biāo)準(zhǔn)層樓梯采用預(yù)制混凝土梯段板；

4）標(biāo)準(zhǔn)層采用預(yù)制飄窗、預(yù)制空調(diào)板；

5）分戶填充墻采用鋼筋陶?；炷凛p質(zhì)墻板；

戶內(nèi)填充墻采用硅酸鈣板輕質(zhì)隔墻；

以上混凝土預(yù)制構(gòu)件由構(gòu)件廠統(tǒng)一生產(chǎn)，運至現(xiàn)場安裝，其余疊合構(gòu)件的現(xiàn)澆層、電梯間處剪力墻、L形轉(zhuǎn)角處框架柱現(xiàn)澆，預(yù)制墻處的暗柱節(jié)點的現(xiàn)澆實現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體式連接，剛度和延性基本不低于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)范可等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3 結(jié)構(gòu)體系初步計算

本工程抗震等級二級,采用樁徑700mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主要結(jié)構(gòu)特性及材料特征如表1，表2。

表1 主要結(jié)構(gòu)特性

表2 主要材料特性

結(jié)構(gòu)分析軟件采用PKPM系列軟件程序，以現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)。結(jié)構(gòu)模型初步計算時按多遇地震下的彈性分析及罕遇地震下的靜力彈塑性分析分別計算，初算結(jié)果均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。本工程標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖見圖2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

（1）本項目為L型，且建設(shè)方出于造型要求，不允許結(jié)構(gòu)斷縫。

（2）本項目有預(yù)制率50%的要求[2]。

5 設(shè)計手段

（1）結(jié)構(gòu)模型采用兩種地震工況下分析：多遇地震下的彈性分析、罕遇地震下的靜力彈塑性分析；并將模型右邊刪除進(jìn)行單體計算，2種模型進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計，布置圖見圖3：

圖3 左單體標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖

（a）由下圖a-圖d可知，兩個模型結(jié)果形態(tài)基本類似，整體模型在加入轉(zhuǎn)角框架柱之后，各項指標(biāo)均優(yōu)于單體模型。

（b）對關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)置了抗震性能目標(biāo)如表3：

表3 性能目標(biāo)

（c）交界處樓板板厚加厚至150mm，根據(jù)中震作用下的應(yīng)力分析結(jié)果并按配筋率不小于雙層雙向0.25%配筋。且因房子相對較長，且非常規(guī)形狀，進(jìn)行溫度應(yīng)力分析，考察樓板應(yīng)力水平，找出受力薄弱部位和應(yīng)力水平較高部位。

（d）采用全樓彈性膜模型計算溫度應(yīng)力對梁及豎向構(gòu)件的影響。

（e）根據(jù)溫度應(yīng)力計算結(jié)果對薄弱部位（轉(zhuǎn)角處）采取加強措施。

（2）本工程在裝配式設(shè)計時[5,6]，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性及標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)先級選擇預(yù)制構(gòu)件，對每個構(gòu)件科學(xué)的使用，通過合理的選用及布置，節(jié)約成本，布置圖見圖4：

圖4 標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制構(gòu)件布置圖

（a）其一為了滿足裝配率要求，首選填充墻采用蒸壓陶粒墻板、ALC等預(yù)制墻板；

（b）其二板類水平構(gòu)件預(yù)制優(yōu)先，如疊合板、陽臺板、預(yù)制樓梯板等，針對陽臺形式采用全預(yù)制陽臺，具有連接可靠、標(biāo)準(zhǔn)化高、不易開裂的優(yōu)點；最后采用預(yù)制承重墻來滿足裝配率指標(biāo)要求。

（c）預(yù)制剪力墻暗柱采用現(xiàn)澆，分布墻段采用預(yù)制，墻體豎向分布筋替換為大直徑鋼筋，采用直螺紋套筒灌漿連接技術(shù)[3,4]，層間豎向鋼筋集中布置在直螺紋套筒內(nèi)。

（d）其三裝修采用管線與主體分離，地面采用架空地板，墻面采用輕鋼龍骨+帶飾面硅酸鈣板，廚衛(wèi)采用集成式廚衛(wèi)，安裝效率高，結(jié)構(gòu)主體無需預(yù)埋機電管線，構(gòu)件設(shè)計、生產(chǎn)效率高，且后期維護(hù)方便。

（e）太陽能與建筑外立面一體化設(shè)計，大幅度提高能源利用，提高建筑工業(yè)化和預(yù)制裝配的效率，避免重復(fù)施工。

（f）BIM技術(shù)在建筑全生命周期內(nèi)的全過程運用[1]。具體采用: CATIABIM技術(shù)。CATIA軟件模擬預(yù)制構(gòu)件預(yù)拼裝模、檢查構(gòu)件節(jié)點的拼裝及碰撞；BIM模型的技術(shù)避免管線間碰撞；這兩項技術(shù)減少及避免返工，優(yōu)化了施工工序，提高施工精度。

6 設(shè)計成果

本工程最終主體結(jié)構(gòu)預(yù)制率30.8%，外圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻占比20%，裝修與設(shè)備管線30%.最終預(yù)制裝配率80.8%。太陽能板外立面的應(yīng)用能夠有效減少每棟公寓的能源消耗。運用高品質(zhì)公寓的設(shè)計理念，以新型工業(yè)化方式為建造手段，深度融合綠色建筑、科技智慧等集成技術(shù)，打造高品質(zhì)的國際人才社區(qū)，圓滿滿足了新區(qū)既定的要求。

7 結(jié)語

本文介紹了高層全預(yù)制裝配整體式混凝土力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計時的結(jié)構(gòu)難點及處理手段，以及采用的預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。通過本工程的實踐我們?nèi)〉靡幌鲁晒?/p>

（1）L形公寓不斷縫的情況下，采用裝配式，僅梁柱及部分剪力墻現(xiàn)澆，其余結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制裝配化，從而減少了現(xiàn)場濕作業(yè)量，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益，且計算分析結(jié)構(gòu)的各項性能參數(shù)均滿足設(shè)計要求。

（2）本工程實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修和智能化管理的全流程的科學(xué)生產(chǎn)方式。

（3）本工程的室內(nèi)填充墻、空調(diào)機位、陽臺欄板、整體廚衛(wèi)等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件都極大比例的采用了標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，實現(xiàn)了整體建筑無外腳手架、無砌筑、無抹灰，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)，達(dá)到了綠色施工的要求。本工程整體裝配率為80.8%，是一個較成功的工程范例。

（4）國家大戰(zhàn)略要求正確認(rèn)識和把握碳達(dá)峰碳中和，故裝配式建筑有穩(wěn)定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，故作為一個結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，必須抓住行業(yè)的這份契機，學(xué)好裝配式建筑，用好裝配式建筑，助力早日實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的偉大目標(biāo)。