低多层PC农房设计之思考

肖海韵，周 桐，姚 诚

(成都市建筑设计研究院，四川成都610015)

为贯彻《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》及《住房城乡建设部关于印发《“十三五”装配式建筑行动方案》，发展新型建造方式，推广装配式建筑的要求，促进全面推进装配式建筑发展，对推动建筑行业建造方式的重大改革、推广“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针政策，推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展，促进新型建筑业转型升级，转变建筑业生产方式，全面提高建筑工程的质量、效益和施工效率，实现建筑节能减排和可持续发展，加大研发力度，积极试点农房装配式建筑设计项目。依托BIM信息技术手段等，为装配式建筑全产业链提供有效的平台支撑。

在农村经济发展带动下，农村住房情况有了明显地变化，新建住房逐年递增，住房品质要求也越来越高，越来越多的农村居民迫切向往与城市一样的的居住条件，室内配套设施也逐步向城市靠拢。农房的工业化装配式住宅，一定程度上可以解决这个问题。

低多层PC农房的特点就是三层以下，坡屋面，受力明确，体量小，但就全国农房来说则是需求量巨大。如果采用新型建造方式(区别于现浇方式)，将会达到成型质量好、效率高的效果。各地根据当地地质条件差异，配置不同的基础，上部结构都可以采用同样的预制构件，选择3人户、4人户、5人户的菜单，实现下订单订购生产的愿望。

下面以适合4～5人家庭居住的农房为例，介绍PC农房的设计要素。除了基础和现浇节点以外，预制率达90%以上。

1 项目概况

PC农房，建筑使用年限50 a，结构安全等级二级，耐火等级二级。建筑面积203.55 m2，其中一层建筑面积115.55 m2，二层建筑面积88.00 m2，其中共有卧室3间，起居室1间，生产用房1间及各种辅助用房。两层钢筋混凝土剪力墙结构，层高3 m，坡屋面高1.7 m，室内外高差300 mm，7度抗震设防(图1、图2)。

图1 二层平面

图2 立面

2 设计前期(方案设计)

设计前期与施工方充分讨论技术方案，比如确定起吊最大重量，单个预制构件最大平面立面尺寸限制，确定运输路线，施工组织设计、验收及后期使用。做到规划前置，避免了重复设计和劳动力的浪费。依据建筑平面，各个专业参与讨论，确定了哪些构件做装配式。经过多次协商沟通，最后确定采用全装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构，楼板采用预制叠合楼板+现浇层，预制外墙，预制阳台，预制楼梯，坡屋面采用轻钢屋面。

3 施工图设计

3.1 计算分析原则

结构分析可采用弹性分析、弹塑性分析、塑性极限分析以及实验分析方法。鉴于目前有国家规范(JGJ 1-2014)《装配式混凝土结构技术规程》依据的地震区抗震设计要求——等同现浇原则，我们采用弹性计算方法，线性假定。我们这个项目结构抗震性能化设计考虑小震、大震均为弹性设计，不考虑其非线性，遵循“强节点，强接缝，弱构件”原则。

整体计算就采用等同现浇剪力墙计算，刚度适当折减。

连接计算：根据(JGJ 1-2014)《装配式混凝土结构技术规程》6.5.1规定接缝的受剪承载力计算：

(1)持久设计状况：

(2)地震设计状况：

在梁、柱端部箍筋加密区及剪力墙底部加强部位，尚应符合下式要求：

强接缝，弱构件。

ηi接缝受剪承载力增大系数，抗震等级为一、二级取1.2，抗震等级为三、四级取1.1。

地震设计状况下，预制剪力墙水平接缝的受剪承载力设计值按下式计算：

式中：fr为垂直穿过结合面的钢筋抗拉强度设计值；N为与剪力设计V相应的垂直于结合面的轴向力设计值，压力时取正，拉力时为负；Axl垂直穿过结合面的抗剪钢筋面积；γRE取值0.85。

3.2 叠合楼板设计

叠合板的设计可根据接缝构造按单向板或双向板设计(图3～图7)。我们这次设计采用的接缝方法见图8。叠合板模板配筋见图9。

图3 叠合板分类

图4 密拼接缝

图5 后浇带接缝(一)

图6 后浇带接缝(二)

图7 后浇带接缝(三)

图8 后浇带接缝(单位：mm)

图9 叠合板模板配筋

平面布置图见图10。

3.3 预制墙设计

只有两层的剪力墙结构，全部为构造边缘构件。

竖向接缝连接：楼层内相邻预制剪力墙接缝可以在边缘构件内连接，也可以在墙段内连接，此项目均在构造边缘构件内连接(图11～图13)。

验算接缝处的抗剪力。

水平钢筋连接：全部竖向受力钢筋采用套通灌浆连接，相应材料满足规范(JG/T 408-2013)《钢筋连接用套筒灌浆料》、(JG/T 398-2012)《钢筋连接用灌浆套筒》的要求。套筒底部至顶部向上300 mm范围内，剪力墙水平分布钢筋加密(图14～图16)。

图10 二层叠合梁板平面布置

图11 墙段内(非边缘构件位置)连接

图12 构造边缘构件内连接

3.4 预制楼梯

楼梯相对来说是比较独立的单元，规范要求预制楼梯宜一端固定，一端滑动，满足结构层间位移要求，且满足最小搁置长度75 mm(图17)。

图13 A-A断面

图14 竖向钢筋连接构造

图15 A-A断面

图16 预制墙模板配筋

3.5 配合设备管线施工

每一个预制构件都要考虑水、电等设备专业相关开孔，预埋等要求，且精准对位，绕开钢筋，或者加强措施。

3.6 BIM设计

采用REVIT软件，结合CAD，完成所有施工图，BIM设计一直贯穿与整个设计过程，利用BIM设计可以进行碰撞检查，发现设计过程中的问题，同时也可以为后期造价、运维提供可靠支撑。

4 结束语

正常情况下，预制构件还需进行二次深化设计，以保证制作、运输、吊装、安装安全进行。预制构件生产工厂家有可能还会就施工工艺问题与设计协商讨论修改。总结这个项目，叠合楼板也可以根据布置不同，考虑单向板布置，双向板四边出筋非常不容易就位，施工难度极大。如果是单向板，一个方向钢筋不伸出，相比较而言便于施工，同时预制墙体可以再简化成标准规格尺寸，利于模板多次利用，更环保更绿色，更易建设。

图17 预制楼梯