裝配式建筑中復雜結構體系的深入分析

屈靈芝（上海研砼建筑設計有限公司，上海 200062）

1 工程概況

近幾年，裝配式行業迅速發展。從建筑設計角度來看，現代住宅趨向工業化發展，戶型單元趨于模數化，住宅樓棟趨于標準化，利于工廠生產及現場施工。但當建筑類型屬于公建建筑、結構體系又較為復雜時，就需要對建筑節點進行特殊化處理。上海市某學生活動中心建設總面積為 21 750 m2，其中，地上建筑面積 15 285 m2，地下建筑面積 6 465 m2。主樓為高層建筑，建筑高度為 40 m，挖深為 7.5 m。裙房中由于有音樂廳、舞臺及觀眾廳，所以結構框架布置較為復雜。建筑需要主樓外圈的柱子為異形柱，梁柱節點處為 45° 斜交，各層預制的 45° 結構柱及部分房間均采用清水混凝土效果。

2 各構件分析

2.1 柱

傳統結構設計時，未考慮柱上下層鋼筋用灌漿套筒連接，且各層建筑功能變化較大，導致柱子配筋上下層間基本無規律，很多建筑出現上層鋼筋大于下層的情況。因此對于90% 以上跟預制相關的柱子都進行了鋼筋代換。代換原則是保證上下層鋼筋最大相差為一級，下層柱子連接處的配筋不得小于上層柱的原配筋。

（1）對于如圖 1 所示的 45° 擺放柱，結構柱按矩形設計，尖角異形部分用構造鋼筋跟矩形部分連接，處理方法如圖 2 所示。

圖 1 結構圖大樣

圖 2 預制構件大樣

（2）裙房部分柱配筋較大，有的柱子有兩排鋼筋。在考慮盡量不影響灌漿的情況下，預制柱第二排鋼筋放置采用形式如圖 3 所示。

圖 3 預制柱大樣

（3）部分柱子從 2 層做預制，部分從 6 層或者 7 層做預制，需要在首層和預制層對應的下一層預留插筋。另外，裙房的預制柱為矩形柱，主樓的預制柱為異形柱。所以插筋定位圖分了很多種，如現澆柱接預制柱插筋定位圖、預制柱接預制柱插筋定位圖，其中又根據樓層細分。由于裙房的功能復雜，很多柱子的柱底及柱頂標高并不統一，需要對每根柱子的標高進行核對，且在圖紙中標明，以確保預制柱高度準確。

2.2 梁

很多梁與梁之間也是斜交的關系。由此涉及錨固的問題，要保證最短的鋼筋錨固滿足規范，預制梁的底筋長度各不相同，如圖 4 所示。

圖 4 預制梁鋼筋大樣

（1）裙樓采光頂部分由于建筑造型的原因，所以梁外形為異形，如圖 5 所示；且梁的跨度較大，如將一整根梁均做成預制，運輸及吊裝都有困難。因此，將此類梁拆成幾段，如圖 6 所示；中間用灌漿套筒連接，如圖 7 所示。

圖 5 異形梁大樣

圖 6 預制梁平面布置

圖 7 預制梁節點連接大樣

同時控制每段梁的重量不超過塔吊的最大載重。這種情況，需要精確控制每段梁鋼筋的定位，以免現場安裝時出現問題，影響梁的整體性。

（2）異形梁。當梁寬為 300 mm 時，造型處的鋼筋錨入主體結構中，位置與箍筋平行。因為造型的體積較大，若錨固不夠牢靠，會造成安全隱患，因此將梁每邊加寬 40 mm，造型的鋼筋充分錨入主體梁內。由于裙房上有后澆帶，所以此處的梁預制做到后澆帶邊，將鋼筋預留伸入支座。這樣既能方便工廠生產，也滿足結構設計的要求，如圖 8 所示。

圖 8 預制梁局部平面布置

2.3 樓板

因柱跟梁是斜交的關系，所以很多預制樓板都是異形的（梯形、平行四邊形）。在這種情況下，盡量使相同外形的構件，鋼筋的起始位置及伸出長度一致，以減少模具的用量。

由于部分預制樓板板底齊梁底，為避免樓板鋼筋與梁底筋碰撞，所以在預制樓板內將底筋按 1:6 放坡，抬高后錨入梁內，如圖9所示。

圖 9 板邊支座連接節點

對于有升降板的情況，根據圖集《16 G101-1混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》，局部升降板為 SJB 構造，如圖 10 所示；并將現澆鋼筋和預制鋼筋進行焊接，具體做法如圖 11 所示。

圖 10 局部升降板構造做法

圖 11 升降板詳圖

由于裙房的體量較大，預制板塊數較多，為方便現場吊裝，將 2、3 層的樓板進行分區，方便管理。

2.4 點位預埋

部分屋面板也做成預制。此處有立管的地方需要預埋剛性防水套管，如套管伸出預制面過高，會造成運輸和堆放的困難。最終定的是伸出預制面 100 mm，現場再電焊連接。

2.5 防雷接地預埋

本項目利用鋼筋混凝土灌注樁內主鋼筋、基礎底板內鋼筋、柱內主筋及型鋼作接地裝置。電氣接地、安保接地、防雷接地、消防報警裝置及其他弱電系統接地共享該接地裝置。

（1）在強電及電纜專用垂直豎井內設 1 根 40 mm×4 mm 鍍鋅扁鋼作為強電間等電位接地。

（2）在弱電垂直豎井內設 2 根 40 mm× 4 mm 扁銅作為弱電工作接地主干線，與底板接地系統連通，并與墻體及每層樓板內鋼筋絕緣。

（3）1 層及以上各層弱電機房或弱電間采用 40 mm×4 mm 扁銅與弱電工作接地主干線連通。

（4）電梯軌道接地，在離機坑底 0.5 m 處預埋 100 mm× 100 mm× 10 mm 接地鋼板，用 40 mm×4 mm 熱鍍鋅扁鋼兩處與基礎底板主筋焊接連通。

對于以上電氣專業的要求是將需要預埋接地的 2 根柱縱筋用圓鋼焊起來，再在其中 1 根柱筋上焊接一片 200 mm×200 mm× 10 mm 的扁鋼，跟上下層進行連接。或是在柱內預埋鋼套管，上面伸入現澆層，下面在預制柱底部預留手孔，跟下層進行連接。

防雷預埋時，為保證上下層連接貫通，在預埋扁鋼的柱縱筋上涂色環標識，方便現場施工。為與幕墻主龍骨可靠連接成電氣通路，將外側柱的防雷預埋放置在與幕墻緊挨的一側。

2.6 注意事項

由于本項目梁柱鋼筋代換比較多，在控制土建造價的情況下，代換時盡可能地不浪費鋼筋。在深化設計完成后，將鋼筋增加的量進行了統計，約占整個項目鋼筋的 0.5%。

3 結 語

隨著裝配式行業的快速發展，技術愈發成熟，工業化已不局限于標準、模數統一的建筑。對于復雜結構節點的處理也會日趨完善，既不影響主體結構的受力，也更利于現場施工。相信在行業的驅動下，裝配式建筑會更環保，效率更高，施工周期也會大幅縮短。