装配式建筑中复杂结构体系的深入分析

屈灵芝（上海研砼建筑设计有限公司，上海 200062）

1 工程概况

近几年，装配式行业迅速发展。从建筑设计角度来看，现代住宅趋向工业化发展，户型单元趋于模数化，住宅楼栋趋于标准化，利于工厂生产及现场施工。但当建筑类型属于公建建筑、结构体系又较为复杂时，就需要对建筑节点进行特殊化处理。上海市某学生活动中心建设总面积为 21 750 m2，其中，地上建筑面积 15 285 m2，地下建筑面积 6 465 m2。主楼为高层建筑，建筑高度为 40 m，挖深为 7.5 m。裙房中由于有音乐厅、舞台及观众厅，所以结构框架布置较为复杂。建筑需要主楼外圈的柱子为异形柱，梁柱节点处为 45° 斜交，各层预制的 45° 结构柱及部分房间均采用清水混凝土效果。

2 各构件分析

2.1 柱

传统结构设计时，未考虑柱上下层钢筋用灌浆套筒连接，且各层建筑功能变化较大，导致柱子配筋上下层间基本无规律，很多建筑出现上层钢筋大于下层的情况。因此对于90% 以上跟预制相关的柱子都进行了钢筋代换。代换原则是保证上下层钢筋最大相差为一级，下层柱子连接处的配筋不得小于上层柱的原配筋。

（1）对于如图 1 所示的 45° 摆放柱，结构柱按矩形设计，尖角异形部分用构造钢筋跟矩形部分连接，处理方法如图 2 所示。

图 1 结构图大样

图 2 预制构件大样

（2）裙房部分柱配筋较大，有的柱子有两排钢筋。在考虑尽量不影响灌浆的情况下，预制柱第二排钢筋放置采用形式如图 3 所示。

图 3 预制柱大样

（3）部分柱子从 2 层做预制，部分从 6 层或者 7 层做预制，需要在首层和预制层对应的下一层预留插筋。另外，裙房的预制柱为矩形柱，主楼的预制柱为异形柱。所以插筋定位图分了很多种，如现浇柱接预制柱插筋定位图、预制柱接预制柱插筋定位图，其中又根据楼层细分。由于裙房的功能复杂，很多柱子的柱底及柱顶标高并不统一，需要对每根柱子的标高进行核对，且在图纸中标明，以确保预制柱高度准确。

2.2 梁

很多梁与梁之间也是斜交的关系。由此涉及锚固的问题，要保证最短的钢筋锚固满足规范，预制梁的底筋长度各不相同，如图 4 所示。

图 4 预制梁钢筋大样

（1）裙楼采光顶部分由于建筑造型的原因，所以梁外形为异形，如图 5 所示；且梁的跨度较大，如将一整根梁均做成预制，运输及吊装都有困难。因此，将此类梁拆成几段，如图 6 所示；中间用灌浆套筒连接，如图 7 所示。

图 5 异形梁大样

图 6 预制梁平面布置

图 7 预制梁节点连接大样

同时控制每段梁的重量不超过塔吊的最大载重。这种情况，需要精确控制每段梁钢筋的定位，以免现场安装时出现问题，影响梁的整体性。

（2）异形梁。当梁宽为 300 mm 时，造型处的钢筋锚入主体结构中，位置与箍筋平行。因为造型的体积较大，若锚固不够牢靠，会造成安全隐患，因此将梁每边加宽 40 mm，造型的钢筋充分锚入主体梁内。由于裙房上有后浇带，所以此处的梁预制做到后浇带边，将钢筋预留伸入支座。这样既能方便工厂生产，也满足结构设计的要求，如图 8 所示。

图 8 预制梁局部平面布置

2.3 楼板

因柱跟梁是斜交的关系，所以很多预制楼板都是异形的（梯形、平行四边形）。在这种情况下，尽量使相同外形的构件，钢筋的起始位置及伸出长度一致，以减少模具的用量。

由于部分预制楼板板底齐梁底，为避免楼板钢筋与梁底筋碰撞，所以在预制楼板内将底筋按 1:6 放坡，抬高后锚入梁内，如图9所示。

图 9 板边支座连接节点

对于有升降板的情况，根据图集《16 G101-1混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》，局部升降板为 SJB 构造，如图 10 所示；并将现浇钢筋和预制钢筋进行焊接，具体做法如图 11 所示。

图 10 局部升降板构造做法

图 11 升降板详图

由于裙房的体量较大，预制板块数较多，为方便现场吊装，将 2、3 层的楼板进行分区，方便管理。

2.4 点位预埋

部分屋面板也做成预制。此处有立管的地方需要预埋刚性防水套管，如套管伸出预制面过高，会造成运输和堆放的困难。最终定的是伸出预制面 100 mm，现场再电焊连接。

2.5 防雷接地预埋

本项目利用钢筋混凝土灌注桩内主钢筋、基础底板内钢筋、柱内主筋及型钢作接地装置。电气接地、安保接地、防雷接地、消防报警装置及其他弱电系统接地共享该接地装置。

（1）在强电及电缆专用垂直竖井内设 1 根 40 mm×4 mm 镀锌扁钢作为强电间等电位接地。

（2）在弱电垂直竖井内设 2 根 40 mm× 4 mm 扁铜作为弱电工作接地主干线，与底板接地系统连通，并与墙体及每层楼板内钢筋绝缘。

（3）1 层及以上各层弱电机房或弱电间采用 40 mm×4 mm 扁铜与弱电工作接地主干线连通。

（4）电梯轨道接地，在离机坑底 0.5 m 处预埋 100 mm× 100 mm× 10 mm 接地钢板，用 40 mm×4 mm 热镀锌扁钢两处与基础底板主筋焊接连通。

对于以上电气专业的要求是将需要预埋接地的 2 根柱纵筋用圆钢焊起来，再在其中 1 根柱筋上焊接一片 200 mm×200 mm× 10 mm 的扁钢，跟上下层进行连接。或是在柱内预埋钢套管，上面伸入现浇层，下面在预制柱底部预留手孔，跟下层进行连接。

防雷预埋时，为保证上下层连接贯通，在预埋扁钢的柱纵筋上涂色环标识，方便现场施工。为与幕墙主龙骨可靠连接成电气通路，将外侧柱的防雷预埋放置在与幕墙紧挨的一侧。

2.6 注意事项

由于本项目梁柱钢筋代换比较多，在控制土建造价的情况下，代换时尽可能地不浪费钢筋。在深化设计完成后，将钢筋增加的量进行了统计，约占整个项目钢筋的 0.5%。

3 结 语

随着装配式行业的快速发展，技术愈发成熟，工业化已不局限于标准、模数统一的建筑。对于复杂结构节点的处理也会日趋完善，既不影响主体结构的受力，也更利于现场施工。相信在行业的驱动下，装配式建筑会更环保，效率更高，施工周期也会大幅缩短。