装配式建筑中复杂结构体系的深入分析

来源：研砼治筑建筑工业化信息平台(id:yantongzhizhu)

近几年，装配式行业迅速发展，从建筑设计上，现代住宅趋向工业化发展，户型单元模数化，住宅楼栋标准化，利于工厂生产及现场施工。而当建筑类型属于公建，结构体系又较为复杂时，就需要对建筑节点进行特殊化处理。嘉定校区学生活动中心，建设总面积为21750平方米，其中，地上建筑面积15285平方米，地下建筑面积6465平方米。主楼为高层建筑，建筑高度为40m，挖深为7.5米。裙房中由于有音乐厅、舞台及观众厅，结构框架布置复杂。且建筑需要主楼外圈的柱子为异形柱，梁柱节点处为45°斜交，各层预制的45°结构柱及部分房间均采用清水混凝土效果。

综上，本文对此项目的深化设计进行分析，为其他此类装配式建筑提供参考。

图1 建筑外立面

各构件分析

柱

由于传统结构设计时，没有考虑柱上下层钢筋用灌浆套筒连接，且各层建筑功能变化较大，导致柱子配筋上下层间基本无规律，很多出现上层钢筋大于下层，因此对于90%以上跟预制相关的柱子，都进行了钢筋代换，代换原则是保证上下层钢筋最大相差为一级，下层柱子连接处的配筋不得小于上层柱的原配筋。

对于45°摆放柱（图2），结构柱按矩形设计，尖角异形部分，用构造钢筋跟矩形部分连接，处理方法如下（图3）。

图2 结构图大样图3预制构件大样

裙房部分柱配筋较大，有的柱子有两排钢筋，在考虑尽量不影响灌浆的情况下，预制柱第二排钢筋放置采用如下形式（图4）。

图4 预制柱大样

部分柱子是从二层做预制，部分是从六层或者七层做预制，需要在首层和预制层对应的下一层预留插筋；另外裙房的预制柱为矩形柱，主楼的预制柱为异形柱。所以插筋定位图分了很多种，例如现浇柱接预制柱插筋定位图，预制柱接预制柱插筋定位图（其中又根据楼层细分）。

由于裙房的功能复杂，很多柱子的柱底及柱顶标高并不统一，需要对每根柱子的标高进行核对，且在图纸中标明，以确保预制柱高度准确。

梁

很多梁与梁之间也是斜交的关系，由此涉及到锚固的问题，要保证最短的钢筋锚固满足规范，预制梁的底筋长度各不相同（图5）。

图5 预制梁钢筋大样

裙楼采光顶部分由于建筑造型的原因，梁外形为异形（图6），且梁的跨度较大，如果将一整根梁均做成预制，运输及吊装都有困难。因此将此类梁拆成几段（图7），中间用灌浆套筒连接（图8），同时控制每段梁的重量不超过塔吊的最大载重。这种情况需要精确控制每段梁钢筋的定位，以免现场安装时出现问题，影响梁的整体性。

图6 异形梁大样

图7 预制梁平面布置

图8 预制梁节点连接大样

异形梁，当梁宽为300mm时（图9），造型处的钢筋锚入主体结构中，位置与箍筋平行，因为造型的体积较大，若锚固不够牢靠，会造成安全隐患，因此将梁每边加宽40mm，造型的钢筋充分锚入主体梁内（图10）。

图9 异形梁节点一图10 异形梁节点一

由于裙房上有后浇带，此处的梁预制做到后浇带边，将钢筋预留伸入支座，这样既能方便工厂生产，也满足结构设计的要求（图11）。

图11 预制梁局部平面布置

楼板

由于柱跟梁是斜交的关系，所以很多预制楼板都是异形的（梯形，平行四边形），对于这种情况尽量使相同外形的构件，钢筋的起始位置及伸出长度一致，以减少模具的用量。

部分预制楼板，板底齐梁底，为避免楼板钢筋与梁底筋碰撞，在预制楼板内将底筋按1:6放坡，抬高后锚入梁内（图12）。

图12板边支座连接节点

对于有升降板的情况，根据图集《16G101-1混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》第108页，局部升降板SJB构造（一）（图13），将现浇钢筋和预制钢筋进行焊接，具体做法如下（图14）：

图13 局部升降板构造做法

图14 升降板详图

由于裙房的体量较大，预制板块数较多，为方便现场吊装，将二、三层的楼板进行分区（图15），方便管理。

图15 分区统计表、示意图

点位预埋

部分屋面板也做了预制，此处有立管的地方需要预埋刚性防水套管，如果套管伸出预制面过高，会造成运输和堆放的困难。最终定的是伸出预制面100mm，现场再电焊连接。

防雷接地预埋

本项目利用钢筋混凝土灌注桩内主钢筋、基础底板内钢筋及柱内主筋及型钢作接地装置。电气接地、安保接地、防雷接地、消防报警装置及其它弱电系统接地共享该接地装置。

a)在强电及电缆专用垂直竖井内设1根40x4镀锌扁钢作为强电间等电位接地;

b)在弱电垂直竖井内设2根40x4扁铜作为弱电工作接地主干线，与底板接地系统连通，并与墙体及每层楼板内钢筋绝缘;

c)一层及以上各层弱电机房或弱电间采用40x4扁铜与弱电工作接地主干线连通;

d)电梯轨道接地,在离机坑底0.5米处预埋100x100x10接地钢板,用40X4热镀锌扁钢两处与基础底板主筋焊接连通.

对于以上电气专业的要求将需要预埋接地的两根柱纵筋用圆钢焊起来，再在其中一根柱筋上焊接一片200x200x10的扁钢，跟上下层进行连接（图16），还有在柱内预埋钢套管，上面伸入现浇层，下面在预制柱底部预留手孔，跟下层进行连接（图17）。

图16 预制柱连接做法一图17 预制柱连接做法二

防雷预埋时，为保证上下层连接贯通，在预埋扁钢的柱纵筋上涂色环标识，方便现场施工。为与幕墙主龙骨可靠连接成电气通路，将外侧柱的防雷预埋放置在与幕墙紧挨的一侧（图18）。

图18 埋件示意图

注意事项

由于本项目梁柱钢筋代换的比较多，在控制土建造价的情况下，代换时尽可能的不浪费钢筋，在深化设计完成后，将钢筋增加的量进行了统计，约占整个项目钢筋的0.5%。

结语

随着装配式行业的快速发展，技术会越来越成熟，工业化已不局限于标准，模数统一的建筑。对于复杂结构，节点处理也会日趋完善。既不影响主体结构的受力，也更利于现场施工。相信在行业的驱动下，装配式建筑会更环保，效率更高，施工周期也会大大缩短。

（编辑：奚雅青）