装配整体式建筑的主体结构装配率分析

陈剑图

（广州市城市规划勘测设计研究院 广州510060）

0 引言

装配整体式建筑是指结构体系、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件，在工地通过可靠的连接方式装配而成的建筑。建筑装配式是转变传统建造方式，提升建筑品质的必然之选；是建筑业降低资源消耗、实现低碳环保，促进城市生态化发展的重要举措。

装配式建筑中主体结构是采用构件大部分工厂预制，小部分现场现浇，不需模板，最终达到现浇同样效果的施工方法。主体结构的装配率，是一项重要指标，它直接影响建筑物的定性和装配式建筑评价目标等级。

1 与装配式建筑相关的评价指标

本文以一栋28 层装配整体式现浇剪力墙结构住宅为例，分析主体结构不同预制方案下对整体装配率的影响，及实施方法和遇到问题。本项目可确定的条件是表1 中Q2 项全采用，Q3 项采用全装修与管线分离，评价分共得分32 分。主体结构预制率及Q1 评价分待定。

根据《装配式建筑评价标准：GB/T 51129-2017》[2]，梁、板、楼梯等水平构件的应用比例q1b为：

表1 装配式混凝土建筑评分规则[2]Tab.1 Grading Rules for Assembled Concrete Building

式中：A1b为梁板等构件水平投影面积之和；A为各楼层建筑平面总面积。

柱、剪力墙等竖向构件的应用比例q1a为：

式中：V1a为柱、剪力墙等主体结构竖向构件中预制混凝土体积之和；V为柱、剪力墙等主体结构竖向构件混凝土总体积。

2 工程概况

某项目用地位于广州市白云区石井大道两侧。用地由两地块组成，分别为1 区与2 区。总建筑面积约28.8 万m2，住宅面积为178 975 m2，由11 幢28～33 层的高层住宅楼、商住楼组成。全为公共租赁房，分A、B、C 三种户型。C 栋为单身公租房，地上28 层，层高均为2.8 m，塔楼平面呈较规则的矩形，户型单一，很适合做装配式建筑（见图1）。该项目被广州市建委选为装配式建筑的试点项目。根据广州市住建委提升石丰路保障性住房装配率要求，将C 栋装配率提升到52%，使本项目具有代表性且能起到一定的示范作用。

图1 C 栋标准层预制件整体图Fig.1 Over View of the Prefabricated Components of the Standard Layer

3 评价指标分析

根据本项目平面布置的特点、成本的高低和施工的难易程度，列出3 种预制方案，用以分析主体结构预制比例与建筑整体装配率之间的关系。

预制楼梯适合层高统一的建筑，楼梯平台最好设置在楼层标高处，多应用于剪刀梯。而预制楼板多采用叠合楼板，曾广泛应用在钢结构建筑中，以工厂预制的60 mm 厚底板代替现场模板，再在现浇70 mm 厚面板。从预制梁开始至预制竖向构件，对构件的制作，钢筋摆放、错位和施工技术要求逐渐提高。

图2 标准层结构平面布置图Fig.2 Standard Layer Structural Layout

3.1 方案1：预制楼梯+预制楼板

将全现浇的楼板改为130 mm 厚叠合楼板，楼板的预制部分厚60 mm。板跨、板宽自由拆分，但是符合200 mm、300 mm 的倍数，尽量减少规格。同时根据预制板接缝构造、支座构造、长宽比按单向板或双向板设计。方案1 结构平面布置如图2 所示，预制率如表2所示。

由表2得出，全部楼板和楼梯预制，主体结构的预制比例75%，参照评分规则表1，装配率评价得分值15 分，则C 栋建筑物整体装配率P=（Q1+Q2+Q3）/100×100%=47%，未能满足50%以上的要求。

这些天，当第一抹朝霞映到窗户上，他立刻起床，洗一把脸就去打扫卫生，先抹擦窗户上的玻璃再扫地，不但扫家里，还要扫他家附近一二百米远的街道，把别人家的门外也扫了。

3.2 方案2：预制楼梯+预制楼板+预制梁

方案2在方案1的基础上，再加上将梁做成预制叠合梁。为了让方案更好的实施，首先将楼板都做成单向板，这样次梁的配筋容易统一；其次连续次梁设为分段铰接的次梁，梁端采用钢企口与主梁连接，使施工更方便。方案2剪力墙平面布置如图3所示，预制率如表2 所示。

图3 标准层剪力墙平面布置图Fig.3 Standard Layer Shear Wall Layout

由表2 得出，梁、楼板和楼梯预制，主体结构的装配率评价得分20 分，则整体装配率P=（Q1+Q2+Q3）/100×100%=52%，能满足50%以上的要求。这也是本项目设想的目标方案。

3.3 方案3：预制楼梯+预制楼板+预制梁+预制剪力墙

根据文献[2]的规定，装配率为50%～60%时，可定性为装配式建筑，但无法评级。装配率为60%～75%时，评价为A 级。当有需要将装配率进一步提高时，本文增加一个竖向结构预制的方案，选取5 片Ⅰ型剪力墙。方案3 剪力墙竖筋上下层连接如图4 所示，预制率如表2 所示。

表2 预制率统计Tab.2 Prefabrication Rate Statistics

图4 剪力墙竖筋上下层连接图Fig.4 Upper and Lower Floor Connection Diagram of Shear Wall Vertical Steel Bars

由表2 可以看出，将局部竖向构件预制，即可令主体结构的装配率评价得分增加21 分，整体装配率达到73%，可评为A 级。但是由于纵筋连接的灌浆套筒和上下层间连接用的20 mm 的灌浆料价格较高，带来了成本的增加。同时对施工要求非常严格，现场灌浆的密实度检测也有困难，这些都需要一定的技术支撑，才能真正实施。

4 方案对比分析

方案1→方案3 的设置，是结合国内的经验，发展装配式住宅的适宜路径，是一种按部件的标准化程度和结构受力复杂程度，从易到难、从简单到复杂的路径。预制构件的选择，宜按下述顺序：分户墙→楼梯、楼板→叠合梁→剪力墙。各方案统计结果对比如表3 所示。

从方案1→方案3，成本逐级增加。增加造价的同时，节省了劳动力。采用装配式建造方式，模板、绑扎钢筋工人大幅度减少；内、外墙采用非砌筑，砌筑工人只需要极少数。预制构件都是吊装，也大大减少了脚手架的数量。总的趋势来看，随着建筑装配率的提高，生产工艺自动化程度会越来越高，节省人工的比率也会越来越高[13]，装配式结构体系的建筑将越来越呈现成本优势。

5 结论

根据对本项目的分析，可得出以下结论：

⑴要达到装配率52%的要求，主体结构中除楼板、楼梯、阳台预制之外，梁也需要预制。

⑵内隔墙、围护墙项容易做到，能得20 分。主要是要求设备专业将管线与内隔墙一体化及管线与结构构件分离。暗敷在内隔墙的要预先提供图纸，与内隔墙成品一起制作。同时50%～70%的管线不敷设在结构楼板内及湿作业的楼面垫层内、明装楼板边角位置或吊顶内，来实现管线分离。

⑶干式工法楼、地面是一项难得分项，除非住宅直接在混凝土楼面铺木地板，像某些办公楼铺设架空地台。

⑷集成厨房、卫生间需要建筑方案前期，根据甲方要求和生产条件确定，确定后需根据成品的尺寸进行房间布置，日本、香港、新加坡和国内一些厨房、卫生间面积较小的户型，都有采用，此项并非不可实现。但后期才来改造，较为困难。

综上所述，目前装配率为50%～55%的装配式建筑，较为容易做到。若要评级，需要在竖向构件预制、干式工法楼面、集成厨房、集成卫生间等方面突破。