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全构件装配整体式结构:湘西红枫谷康养中心

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什么是装配式装配整体式建筑结构?


装配整体式建筑结构是以预制构件为主,是一种将全预制或者部分预制的建筑运用装配和现浇相结合的建筑工业化的生产方式。


它有什么优势和特点?


装配式混凝土结构的优势在于符合绿色低碳理念、施工速度快。


传统项目的结构介入得往往比较晚,方案阶段可能会有些许不合理的地方,造成后期结构处理十分被动。


碰到这种情况结构设计师只能说:


装配式项目则需要结构从方案阶段就开始介入,一个总的原则就是:标准化、模数化、少规格、多组合。需要从使用功能、预制率要求、生产能力、运输能力、施工安装水平等综合因素全盘考虑,合理选择方案。


这个时候结构设计师往往会说:



这样在方案设计阶段就能够将方案的形态、色彩与建筑的空间以及结构的技术有机结合起来,从整体上构筑建筑物的设计概念,为后续的施工图设计奠定良好的基础,在施工图阶段建筑与结构设计师也能很好的还原方案的初衷,把控细节、创造细节。


最后的结果就是三方把酒言欢。



话不多说,让我们走进预制构件的拆分设计与装配整体式建筑现代化施工的现场看看吧。


湘西红枫谷康养中心




湘西红枫谷康养中心建设项目一期工程由HD建筑二院设计团队一手打造,项目位于湖南湘西吉首市乾北生态片区境内,处于吉首主城区与德夯风景区之间重要的生态廊道,总建筑面积约为173808.23㎡,建筑单体包括养生养老医院、康复主楼、康复副楼、民族医药研究中心、康养公寓等。


设计团队基于一幅简笔画的创作历程


建筑形体原则上处理为折线形,以便能更好的适应山地的地形地貌,多层建筑的裙楼部分采用层层退台的手法,随形就势,依山而筑,不仅使建筑能与山体更为有机的融为一体,而且还可以大大减少土石方的开挖和回填量,降低成本,减少造价。


建筑立面采用装配模板化设计,标准化的墙面单元可以随机组合,富有变化,又统一协调整体立面效果。


湘西红枫谷康养中心充分结合原有丘陵地形,随形就势,依山而筑,使建筑能与环境更为有机地融为一体,营造康养宜居环境。


全构件装配方案


总体方案


本项目结构体系为框架或框剪结构。


水平受力构件采用叠合楼盖(叠合梁+叠合楼板),竖向受力构件采用预制剪力墙、预制柱,外围护墙体采用预制外墙挂板做法,内隔墙采用混凝土夹芯板,标准层采用全预制楼梯,装配范围还包括预制阳台、飘窗、空调板、卫生间沉箱及整体卫浴设施、屋顶女儿墙等。


其中,养生养老医院、康复主楼装配率约为50%,康复副楼、民族医药研究中心装配率约为60%,康养公寓装配率约为65%。


装配整体式结构构件布置及整体计算


结构整体计算按传统方式建立结构计算模型,考虑结构为装配式,需对以下3项进行调整:


1. 根据结构体系以及预制构件特点适当对周期进行调整;


2. 竖向构件水平地震作用宜乘以放大系数;


3. 刚度折减系数需适当减小。


同时,考虑叠合楼板单向受力特性,尚应手动进行楼板导荷调整,并计算叠合楼板拼缝处的受力钢筋,已更加符合实际工况。


预制构件拆分


对建筑结构进行预制构件的合理拆分与设计是装配式建筑结构设计的重要部分。


预制装配式结构体系,竖向构件可采预制剪力墙、预制柱等,预制剪力墙的竖向接缝采用现浇一字型、T字型和L型节点连接,顶面水平接缝采用水平现浇带和灌浆套筒连接等实现混凝土和竖向钢筋的连续,竖向和水平接缝处新旧混凝土之间应采用粗糙面、键槽等构造措施。


水平构件如楼板、阳台板、雨棚板均采用叠合板,水平构件与竖向构件节点采用现浇连接。按层进行拆分,可分为预制内墙和预制外墙,预制外墙可包含保温和外墙装饰做法。楼梯、女儿墙和空调板均一次预制成型。


预制外墙挂板


仅起围护作用的非承重预制混凝土外墙板。


外墙挂板示意图(左)外墙挂板现场图(右)


外墙挂板横向连接节点(左)外墙挂板竖向连接节点(右)


构造:由外叶60mm+保温材料50mm+内叶50mm组成,总厚度160mm。外墙挂板通过连接钢筋锚入到现浇楼面与主体进行连接。


优势:施工快,可有效提高施工效率;防水效果好,保温装饰一体化,减少后续施工环节;既充当外模板的作用,又起到外围护作用,降低原材料和周转材料的消耗。


叠合楼板


在预制混凝土板上配筋并在其上部浇筑一定高度混凝土所形成的整体楼板。


叠合楼板示意图(左)叠合楼板现场图(右)


叠合楼板平面布置图、康养公寓标准层


构造:预制厚度不宜小于60mm,本项目常用厚度60mm、80mm,现浇层厚度不小于60mm。预制板面做成凹凸差不小于4mm的粗糙面并在板内设置钢筋桁架,以增加预制板的整体刚度和水平界面抗剪性能。


优势:施工过程中,叠合楼板不仅能作为建筑结构主体的一部分,还能作为建筑楼板现浇层的混凝土模板,最大程度节约了传统楼板木模的使用,改良了楼板支模的施工工艺,缩短了施工周期,改善了施工环境,提高了施工的质量和精度。


叠合梁


在预制钢筋混凝土梁上架立受力负筋后,再在预制梁上部浇筑一定高度的混凝土所形成的整体梁。


叠合梁示意图(左)叠合梁现场图(右)


构造:预制梁两端与现浇部分结合面设置剪力键,增强叠合梁的整体抗剪性能;预制梁结合面做成凹凸差不小于6mm的粗糙面;预制梁高度=梁总高-楼板厚度。


优势:叠合梁是由预制梁和现浇钢筋混凝土层叠合而成的复合梁,预制梁既是梁结构的组成部分,又是梁现浇钢筋混凝土层的永久性模板。


叠合梁不仅可以等同于现浇受弯构件,同时还节约了传统现浇梁支模对木材的消耗,仅需在梁底设置可重复使用的钢支撑做可靠支撑,提高了建筑耗材使用周转次数,缩短了施工周期,保障了施工的质量和精度。


预制内墙


用于分户或分割空间作用的墙体,分为带梁和不带梁2种。


预制内墙示意图(左)预制内墙现场图(右)


构造:厚度多为100~200mm,高度=楼层高度-楼板厚度。


优势:不需要工地现浇混凝土或者砌块砌体,采用预制内墙的项目建设速度更快。管线直接预埋入墙体,定位准确,后续无需重新开槽预埋,减少现场工作量。


叠合式剪力墙


通过桁架钢筋将内外叶墙体连接成一体,中间预留现浇部位而形成的整体式预制剪力墙。


叠合式剪力墙示意图


构造:预制外叶+空心部分(现浇)+预制内叶


优势:整体性好,减少现场模板,节约材料和人工,减少环境污染。


预制柱



JM钢筋半灌浆连接套筒示意图(左)梁柱节点断面构造(右)


构造:预制柱高度=层高-梁高-20mm,柱与柱之间钢筋的连接按照浆锚-直螺纹套筒连接做法。


预制楼梯


全预制楼梯梯段。


预制楼梯示意图



构造:高端支承为固定铰支座,低端支承为滑动铰支座。


优势:解决传统楼梯施工缓慢、模板复杂、施工速度慢、现浇后不能立即使用、完成后需要做表面处理等缺点,预制楼梯在工厂一次成型后在施工现场安装,成品楼梯表面平整度、密实度和耐磨性能都达到甚至超过了传统楼梯的要求,因此可以直接作为完成面使用,避免了瓷砖饰面日久维护和维护后新旧砖面不一致的情况。


成型后的楼梯可直接预留防滑槽线条和滴水线条,既能够满足功能需求又对清水混凝土起到独特的装饰作用。


装配整体式建筑施工现场图片展示



红枫谷装配式施工现场


传统现浇式施工现场


构件堆放及分类


叠合板


康养副楼施工现场


预制梁、柱节点


叠合板现场安装


预制楼梯板现场安装


预制楼梯板现场安装


结语


传统施工工艺中,普遍存在技术水平不高的问题,表现为生产的流动性大、工作环境差、现场手工操作多、湿作业多、工人劳动强度大、生产效率低、管理粗放、没有规模效益、对环境影响较大等。


高度的分散生产和分散经营,导致生产周期长、技术落后、劳动生产率低、质量不容易得到保证、成本高、损失浪费严重,易发生质量安全等事故。


上述是对传统施工建造方式的描述,也基本上等同于对现浇混凝土施工的描述。


而装配预制混凝土有效解决了上述问题,预制化率高,现场工作量减少,降低人工成本,施工现场环境好,绿色环保;但另一方面它也增加了材料成本,如何在项目收益与成本之间找到一个平衡点是我们以后需要研究的方向。


(责任编辑:何雯丽)



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