干货满满装配式结构经济性分析

2.1仅预制水平构件

根据规范要求，仅预制水平构件时，水平构件应用比例需≥80%，才能满足装配式建筑评分的主体结构最低20分要求。为实现该要求，通常需要预制所有结构允许的位置的楼板，包括屋面板、卫生间、楼梯前室及公共走廊区域。若全部位置采用预制楼板后依然无法满足水平预制构件应用比例需≥80%的要求，设计通常有两种解决方案：一是考虑减少不必要次梁改成较大跨度的PK板；二是考虑将异形板等不适宜做普通叠合板的楼板，按照桁架钢筋楼承板设计。

PK板的方案的优势是：

• PK板采用密拼缝，仅少量补空区，减少了模板量；

• 使用跨度3~9m，应用范围更大；

• PK板采用预制板，预制层薄，自重轻，运输便利；

• 采用标准图集，设计效率高，后期变更影响较小。

采用小跨度预制楼板时，综合造价成本和普通叠合板持平，采用大跨度预制楼板时，综合造价成本略高。缺点是目前是专利产品，影响某些开放商的招标。

普通叠合板+楼承板的方案，优点是设计按常规方式进行即可。缺点是增加了一种施工工艺，增加了现场施工难度。因此该方案仅为折中方案，需具体综合进行经济性比选。

2.2预制内墙柱及预制水平构件

对于框架结构，预制内柱的设计相对简单，尽量选取截面尺寸相同、配筋变化较小的柱做预制柱。但框架结构体系有一些需要设计注意的优化内容，列举如下：（对于山东地区预制梁较少涉及，本文暂且不论）

• 根据项目情况，适当提高混凝土强度等级，并采用高强高筋，可有效减少构件钢筋用量，减少钢筋连接接头数量。

• 采用大直径钢筋，可减少预制构件钢筋数量，减少钢筋干涉，减少钢筋连接接头数量。

• 控制梁柱偏心距不超过1/4,不需要采用加腋方案。因梁柱偏心距超过1/4时需要加腋，导致加腋梁预制困难。

• 梁居中布置，不能居中时，两边与柱边错开50mm以上。因梁柱一边齐平时，梁纵筋与柱纵筋干涉，弯折避让困难。

• 尽量采用材料构造找坡，避免结构找坡。屋面结构找坡时会造成预制装配实施较困难。

• 标准跨内板上隔墙，按板上砌墙方案设计。如墙下设梁，会导致增加相关位置梁板等预制构件种类增加。

• 偏心受拉柱，轴压力较小柱应采用现浇，因此类柱接缝受剪承载力不容易满足要求。

• 相邻上下层尽可能不改变截面，需要改变时，保持上下对齐变数最多的原则，且单侧变化尺寸不小于100mm。

• 相邻上下层柱纵筋直径和根数尽量统一，直径变化不应超过一个极差。

预制墙类型大致可分为实心墙体系、叠合墙体系及空心墙体系。目前山东地区应用较为普遍的是采用竖向钢筋套筒灌浆连接的实心墙体系，本文仅针对该种实心墙体系进行分析。目前装配整体式剪力墙结构的设计是基于“基本等同现浇”的概念建立的，因此预制剪力墙结构首先应符合现浇剪力墙结构的相应要求。

规范规定预制竖向构件的最小应用比例为20%即可满足最低分15分，且预制内墙的设计施工难度相对预制外墙简单，因此通常情况建议仅预制内墙即可，设计时需注意拆分的模数化，这点后续论述。

1.1 预制楼板拆分

1.1.1首先确定合理的叠合楼盖范围。

以济南市产业化办公室给出的主体结构水平构件得分计算表格为例,如下图：

需要注意的是，建筑平面总面积可以扣除电梯井、管井、连廊及竖向承重构件投影面积。

前文中已有讲述，屋面板、卫生间、楼电梯前室区域属于不宜预制的位置，但当项目仅预制水平构件时，为满足装配式建筑得分要求，上述位置均可预制。优选顺序建议：楼电梯前室>屋面板>卫生间。

1.1.2根据板跨选择合理的叠合板类型

通长情况下，跨度3~5.5m时，采用桁架钢筋混凝土叠合板即可，跨度＞5.5m时，建议采用钢管桁架预应力混凝土叠合板，板厚过大时，可以选用混凝土空心板（如SP板），以减轻自重。

1.1.3叠合板形式

住宅类建筑对叠合板观感要求较高，通常我们选用带接缝的双向叠合板进行设计。但双向叠合板需要四边出筋，在模具四边均需开设穿筋孔，比单向密拼叠合板复杂，增加了组模和拆模的难度，人工费和模具耗损也会增加，成本增加。单向密拼板由于两边不出筋，无需设置后浇带连接，比双向叠合板施工方便，施工安装效率比双向叠合板高。对单向密拼拼缝的处理，对于公建项目来说，一般情况下会有吊顶，板底拼缝无需处理，而对于住宅项目来说，单向密拼叠合板底拼缝需要采用网格布盖缝铺订及抹灰后做面层处理。从含钢量指标来说，叠合板与现浇的单双向板用钢量经济指标并不相同，并非双向板用钢量就经济些。以4m板跨的板为例，按长宽比1:1、2:1、3:1采用相同的荷载加载到楼板计算配筋（非构造配筋）情况，分别对两种叠合板进行统计分析，如下图。从图中可以看出，楼板长宽比1:1.6左右时，单向板用钢量和双向板用钢量达到平衡，长宽比超过1：1.6时，单向叠合板的用钢量是小于双向叠合板的用钢量的。统计结果表明：叠合板单双向板含钢量的分界点在1:1.5左右，与现浇单双向板经济性规律不同。

2020年正式发行的《钢筋桁架叠合板应用技术规程》T/CECS715-2020中对取消板底出筋做出了新的规定：“叠合层厚度不小于75mm且不小于预制板厚度的1.3倍时，板底纵筋可不伸入支座，可采用支座附加钢筋的形式”。这就为我们选用预制楼板的形式提供了新的思路，该问题后续会详细叙述。

1.2预制剪力墙拆分

总的原则依然是遵循“少规格、多组合”的原则，以减少模具种类，多次重复利用，提高经济性。首先需要保证结构受力合理，确定适合的装配方案、选择合理的接缝位置、简化节点构造。其次应进行建筑、设备、精装等一体化设计，需要综合考虑建筑平面布置、立面形式，设备洞口，精装点位等各专业要求。再就是构件尺寸、形状等应满足生产设备和工艺要求，且便于运输，便于吊装和安装就位，保证安装质量，提高施工效率。

根据规范要求，地下室部分及底部加强区的剪力墙部分不建议采用预制；采用部分框支剪力墙结构时，底部框支层及相邻上一层应采用现浇结构；楼梯间、电梯间墙体宜采用现浇混凝土。

关于装配方案，前文中已经介绍，结合山东地区特点，建议采用仅预制水平构件的方案，或者预制内墙柱+水平构件的方案。如有必要，最后考虑预制外墙的方案。但需结合当地奖励容积率的政策等综合分析对比。

1.2.1预制内墙拆分

如下图，预制内墙拆分时根据“少规格、多组合”的原则，优先调整墙长和边缘构件，保证预制内墙的模数化拆分。

1.2.2预制外墙拆分

预制外墙的拆分，主要是在满足建筑功能的前提下，结合建筑立面形式，实现标准化设计。拆分的重点在于协调各专业，实现“少规格、多组合”的目标。

不同拆分位置的方式举例如下：

1）建筑门窗洞口的布置，应依据结构需求，兼顾构件标准化。如下图，尽可能提高墙板的标准化程度，少规格、多组合。

2）洞口两侧的预制墙肢长度不宜小于400mm，如受洞口尺寸或者位置的限制无法满足，可减小到300mm。不应小于200mm 。如下图：

3）平面凹凸部位的处理可以考虑适当与现浇结合，采用L型、T型、U型等二维预制墙板，如下图：

4）关于模数的要求：预制外墙的内叶墙板长度（墙肢+洞口）、预制内墙长度应满足100的模数，可以通过调整后浇段的尺寸实现。

通过不同的拆分方式，最终实现结构外墙的单元式拼接，完成立面的模块化、标准化。