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带有竖向预制构件的装配式住宅建筑设计思考

带有竖向预制构件的装配式住宅建筑设计思考

打印 0条评论来源:同圆装配式建筑研究院(id:zpsjz-tydg)

装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行,在工厂加工制作好建筑用构件和配件(如楼板、墙板、楼梯、阳台等),运输到建筑施工现场,通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。 装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等,因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用,是现代工业化生产方式的代表。近年来在相关政策的引导下,装配式建筑迎来了一段黄金发展时期。


据统计,2019年全国新开工装配式建筑4.2亿m²,较2018年增长45%,占新建建筑面积的比例约为13.4%。2019年全国新开工装配式建筑面积较2018年增长45%,近4年年均增长率为55%。 总的来看,近年来装配式建筑呈现良好发展态势,在促进建筑产业转型升级,推动城乡建设领域绿色发展和高质量发展方面发挥了重要作用。


从结构形式看,装配式建筑依然以装配式混凝土结构为主,在装配式混凝土住宅建筑中以剪力墙结构形式为主。2019年,新开工装配式混凝土结构建筑2.7亿m²,占新开工装配式建筑的比例为65.4%;钢结构建筑1.3亿m²,占新开工装配式建筑的比例为30.4%;木结构建筑242万m²,其他混合结构形式装配式建筑1512万平方米。


本文以依山美郡项目1#楼为例,对设计、施工过程进行了回顾与思考,希望能对后续设计提供有益的参考价值。


一、项目概况


结构形式为装配整体式剪力墙结构,其中包含的预制构件有预制混凝土夹心保温外墙板、预制PCF板、预制楼梯、预制叠合板、预制空调板、预制叠合梁、内条板墙。


二、精细化设计


【1】平面拆分

1#楼预制外墙采用预制混凝土夹心保温外墙板,分为预制受力外墙及预制非受力外墙,转角部分采用预制PCF板作为外模板,标准层楼板采用钢筋桁架混凝土叠合板,阳台部分有带太阳能板的预制叠合梁及预制空调板。平面拆分过程中,钢筋的避让是必须要提前考虑的,预留足够长度的后浇段,否则现场施工极易出现钢筋碰撞,造成施工困难。


预制构件平面拆分如下:


【2】预制构件设计

装配式建筑的预制构件设计是极其重要的一环,也是精细化设计的重要体现。现阶段精装修的住宅项目日益增多,大量的电气及设备点位需要在预制构件中进行预留预埋,这就需要各专业密切配合,才能完成预制构件的精细化设计。


本项目中涉及的预制构件种类主要有预制外墙板、预制PCF板、预制楼梯、预制叠合板、预制空调板、预制叠合梁等等,构件示意如下:



三、BIM技术在装配式建筑中的运用


装配式建筑是建筑信息化发展的重要载体。目前,建筑信息模型(BIM)虽有一定的研发和实践,但总体上推进缓慢,基本还停留在设计或模拟、展示层面,缺少对设计、生产、物流、施工全产业链的统筹应用。多数地区未建立信息化管理平台,信息化、智能化总体水平偏低。


运用BIM技术对装配式建筑进行碰撞检测已经成为一种基本的技术手段,本项目联合总包单位对整楼进行了施工阶段BIM应用,建立详细的预制构件内部构造模型,出具预制构件问题报告,通过查漏补缺确保预制构件的设计深度,保持各专业协同。


预制外墙支撑布置(局部模型)


三明治预制外墙板/预制PCF板


BIM技术与装配式建筑是相辅相成的,BIM技术当前在翻模阶段的应用就能解决很多设计及施工的问题,可想而知,当充分运用BIM做正向设计时,许多问题将迎刃而解。精细化设计可以完美的呈现在BIM正向设计过程,BIM正向设计在建模过程中便能够发现各专业之间的协同问题,可以减少后续图纸的不断修改。当前BIM正向设计确实还存在诸多问题,这是个复杂的系统工程,但是其蕴含的潜力与价值是不可忽视的。


四、装配化装修


装配化装修指的是将工厂生产的部品部件在现场进行组合安装的装修方式,主要包括干式工法楼(地)面、集成厨房、集成卫生间、管线与结构分离等。


装配化装修有如下四个特征:

1. 标准化设计:建筑设计与装修设计一体化模数,BIM模型协同设计;验证建筑、设备、管线与装修零冲突

2. 工业化生产:产品统一部品化、部品统一型号规格、部品统一设计标准。

3. 装配化施工:由产业工人现场装配,通过工厂化管理规范装配动作和程序

4. 信息化协同:部品标准化、模块化、模数化,从测量数据与工厂智造协同,现场进度与工程配送协同。


装配化装修与装配式结构建造密不可分,通过装配化装修能够极大的减少装修材料的环境污染、减少二次装修的噪音污染,提高人民对居住环境的满意度和幸福感。装配化装修还可以实现不同模块的组合,形成多种装修方案,满足不同人群的需求。


五、现场施工


装配式建筑的部品构件在工厂中完成生产和加工后运抵现场,减少了现场一部分的湿作业内容,本项目周圈采用预制外墙板,减少了周圈普通脚手架的搭设,楼板采用叠合楼板,减少了部分模版及支撑的用量。


传统现浇高层剪力墙结构采用的脚手架大致有悬挑式脚手架、爬架等等。悬挑式脚手架需从楼层处外伸钢梁,从钢梁上部继续向上搭设脚手架,需与结构主体拉结固定,在剪力墙体上开洞;爬架施工广泛应用于高层建筑施工中,外爬架依附在结构外墙上,随着施工进度不断向上提升,满足施工需求。悬挑式脚手架对于钢管等构件用量大,其在剪力墙上开洞尺寸较大,造成后期封堵漏水渗水风险大;爬架用于高层施工比较经济,对于十层左右的结构意义不大。


本项目结合预制外墙采用外挂三角架进行施工,两层外挂架重复利用,最大程度的减少外脚手架的搭设,降低脚手架成本,重复利用率达75%以上。



六、经验与体会


本项目是青岛市区第一例落地的带有竖向预制构件的装配式项目,回顾整个项目进展过程,有以下几点心得体会:


1、外墙采用预制混凝土夹心保温外墙板,实现了保温结构一体化、保温与结构同寿命的目的,隔音、保温、防火性能均优于普通现浇结构。


2、结合装配式外墙板拆分的合理性及标准化对建筑方案进行优化,最大程度减少预制构件种类,降低造价。目前我国装配式建筑构件标准化、模数化程度较低。由于设计环节缺乏标准化和模数化的理念指导,导致实际应用中不同规格尺寸的构件多,模具用量大,通用化生产水平低,生产、堆放、运输、安装等各个环节的管理相对困难,生产效率低,模具摊销成本和人工成本高,未能充分发挥装配式建筑优势。设计阶段在装配式全过程咨询中能够起到“桥梁纽带”的作用,如何充分发挥设计的优势,是后期努力的方向。


3、设计阶段结合各专业对预制构件进行提资,建筑造型、机电预留、结构配筋等等,协调各专业条件在设计阶段解决各种“打架”问题。此类问题的处理依旧是从二维设计的层面上各专业不断叠图来实现精细化设计,存在耗时时间长,问题解决不全面的缺点。在这方面若运用BIM技术进行正向设计,所有问题在三维过程中去发现解决,将更加高效和直观。BIM技术在施工阶段能进行更加直接的作业指导。装配式建筑的核心是“集成”,BIM技术是“集成”的手段,串联起设计、生产、施工、装修和管理的全过程,服务于装配式建筑全生命周期。


(编辑:奚雅青)


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