裝配式建筑研究報告——上海地區(qū)裝配式建筑結(jié)構(gòu)分析

2020-12-21

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來源：非解構(gòu)（ID：non-structure）

作者：howdydream

裝配式建筑是以構(gòu)件工廠預(yù)制化生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配式安裝為模式，以標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，一體化裝修和信息化管理為特征，整合從研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場裝配等各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、全周期價值最/大化的可持續(xù)發(fā)展的新型建筑生產(chǎn)方式。

02 預(yù)制裝配式建筑的背景

（1）時代背景

發(fā)展預(yù)制裝配式建筑有著強烈的時代背景，一是人口紅利的減少，2000年新出生的人口持續(xù)下降，2015年后開放二胎后，人口增長出現(xiàn)了一個小高峰，但隨后繼續(xù)下降。從表中可以看出，隨著人力成本的逐年攀升，目前裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸達到了一個相對微妙的平衡。另一方面是國家提出的供給側(cè)產(chǎn)業(yè)改革，從粗放的生產(chǎn)模式向工業(yè)化的高精尖綠色生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。

（2）技術(shù)背景

20世紀20-40年代勒·柯布西耶等一代杰出的建筑師提出了建筑工業(yè)的多米諾體系。

“我們構(gòu)思了一個結(jié)構(gòu)體系——骨架——完全獨立于住宅平面功能地骨架：它只承載樓板和樓梯，它由于標準地構(gòu)件組成。彼此可以聯(lián)立，住宅地組合于是便具有了豐富地多樣性。……這是一種專門用于工地地現(xiàn)場材料，工字鋼梁臨時鉤在固定于每根柱頂端的柱環(huán)上，構(gòu)成簡單地支架，通過這種方式確保樓板上下表面澆筑平整；混凝土柱就在建筑腳下澆筑，并隨著上方模架體系豎立起來。技術(shù)公司把骨架銷售到全國各地，其組合與定位取決于規(guī)劃建筑師，或者更簡便地，由顧客來決定。”

20世紀50-60年代建國初期，從前蘇聯(lián)搬、抄了單層工業(yè)廠房體系。該體系中的柱、吊車梁、人字形屋架和薄腹屋面梁、槽型屋面板、天溝板和槽，均采用預(yù)制生產(chǎn)，圍護結(jié)構(gòu)多為磚砌體。在這個年代構(gòu)件的預(yù)制生產(chǎn)大多是在工程現(xiàn)場，且多為非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，技術(shù)水平不高，質(zhì)量也不穩(wěn)定。

1960s，工業(yè)建筑的主要構(gòu)件已是工廠化集中生產(chǎn)，構(gòu)件質(zhì)量明顯提高；特別是預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件企業(yè)得到推廣應(yīng)用，不但節(jié)省了原材料，還提高了構(gòu)件的性能。

1976年以前，預(yù)制板因為使得蓋樓速度快，價格相對便宜，質(zhì)量相對來說也有保障，因而在全國范圍內(nèi)被大力推廣。直到唐山大地震摧毀了整整一座城市。

進入九十年代后，由于（部分）裝配式建筑自身有許多問題，主要可用“熱、裂、漏“來概括，和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，這些問題更顯突出。于是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)幾乎全部替代了裝配式結(jié)構(gòu)。

在進入21世紀后，裝配式建筑在設(shè)計概念及技術(shù)上有了一定程度的積累和進步。

03 上海地區(qū)預(yù)制裝配式建筑的適用范圍

由于目前無論是PC還是鋼結(jié)構(gòu)，其總的造價仍然高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，因此少做或者不做裝配式仍然是各大甲方的訴求，根據(jù)滬建建材〔2019〕97號，如下建筑可以不考慮裝配式建筑：

（1）建設(shè)工程設(shè)計方案批復中地上總建筑面積不超過10000平方米的公共建筑類、居住建筑類、工業(yè)建筑類項目，所有單體可不實施裝配式建筑。

（2）高度100米以上（不含100米）的居住建筑，建筑單體預(yù)制率不低于15%或單體裝配率不低于35%。對平屋面或坡度不大于45°的坡屋面房屋，房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨龋ú话ň植客怀鑫蓓敳糠郑?；對坡度大?5°的坡屋面房屋，房屋高度指室外地面到坡屋面的1/2高度處。

（3）建設(shè)項目中獨立設(shè)置的構(gòu)筑物、垃圾房、配套設(shè)備用房、門衛(wèi)房等，可不實施裝配式建筑。

（4）當居住建筑類項目中非居住功能的建筑，其地上建筑面積總和不超過10000平方米，且其與本項目地上總建筑面積之比不超過10%時，地上建筑面積不超過3000平方米的售樓處、會所（活動中心）、商鋪等獨立配套建筑，可不實施裝配式建筑。

（5）當工業(yè)建筑類項目中配套生活用房及配套研發(fā)樓等地上建筑面積總和不超過10000平方米，且其與本項目地上總建筑面積之比不超過7%時，地上建筑面積不超過3000平方米的配套生活用房、配套研發(fā)樓等獨立非生產(chǎn)用房，可不實施裝配式建筑。

（6）技術(shù)條件特殊的建設(shè)項目，可申請調(diào)整預(yù)制率或裝配率指標。

04 上海地區(qū)預(yù)制裝配式建筑的計算

然而多數(shù)情況上海地區(qū)在土地出讓時，一般會按照預(yù)制率40%或預(yù)制裝配率60%的要求寫入規(guī)劃條件中去，因此對于目前絕大多數(shù)項目，裝配式建筑是一個必須的選擇。針對兩種計算要求，在上海的計算細則里，給出了兩種計算方法。

方法一比較簡單明了，及采用預(yù)制構(gòu)件的體積比，方法二為權(quán)重系數(shù)法，與墻體、樓板等構(gòu)件的厚度無關(guān)，僅與墻體長度、樓板面積、構(gòu)件數(shù)量相關(guān)。因此，一般對于200mm以上的裝配式外墻，尤其是夾心保溫外墻，方法一更為合理。

在這種計算規(guī)則下根據(jù)一些項目的計算案例比較，可比較明顯地得出，對于住宅項目而言，使用方法一的計算更為有利。

住宅：

另一種情況是針對現(xiàn)在越來越多的精裝修住宅，有業(yè)主提出，若考慮精裝部分的預(yù)制，是否采用60%預(yù)制裝配率的要求更為經(jīng)濟。若考慮精裝部分，則必須采用方法二即權(quán)重系數(shù)法進行計算，計算規(guī)則如下：

新的計算規(guī)則較老版提高了部分部品部件的權(quán)重系數(shù)，在老規(guī)則下，全裝修權(quán)重系數(shù)十分低，計算上毫無優(yōu)勢。新版規(guī)則提高了全裝修權(quán)重系數(shù)，盡管如此，通過計算比較，如下表：

當考慮以上全部項目時，內(nèi)裝權(quán)重系數(shù)0.5，內(nèi)裝部品修正系數(shù)0.65，按照80%裝配率計算為26%，按照60%預(yù)制裝配率計算，仍需34%構(gòu)件實施預(yù)制。這幾乎與40%預(yù)制率相差無幾，且目前集成式衛(wèi)生間和廚房，其品質(zhì)上并不太高，因此總的來說，選擇使用40%預(yù)制率計算仍是較為經(jīng)濟的。

05 預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計及施工

對于PC結(jié)構(gòu)而言，一般來說有如下流程：

對于PC項目而言，施工圖設(shè)計單位、PC深化單位、總包、PC加工廠、門窗廠家、空調(diào)、太陽能、新風、衛(wèi)浴等廠家均需有效地整合信息。例如，施工圖階段：當各種設(shè)備供應(yīng)廠家的設(shè)備對深化設(shè)計構(gòu)成影響時，應(yīng)在深化設(shè)計開始前的施工圖階段進行招采；深化階段：各種設(shè)備的供應(yīng)廠家應(yīng)提出設(shè)備安裝要求，明確設(shè)備安裝需要土建進行調(diào)整和預(yù)留，反饋深化設(shè)計單位；構(gòu)件加工階段：與加工廠配合，保證設(shè)備點位位置、型號準確。

然而現(xiàn)實往往不盡如人意，如下案例中，建筑墻身圖與結(jié)構(gòu)墻身圖不符，結(jié)構(gòu)圖中，結(jié)構(gòu)梁上翻，下面留了150mm的空間給PC墻，由于趕工的原因，此洞口為后開，沒有預(yù)留，而開洞信息盡在建筑圖中表述，當工人依據(jù)建筑圖開洞時，卻沒有注意到這其中差別，直接將洞口開到了結(jié)構(gòu)梁底，打斷了梁的縱向主筋。