装配式散粮平房仓方案对比优选

◎ 郭建勇，刘帅华

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）

随着国家经济的进步和人们对生活环境质量要求的提高，装配式技术不断发展，越来越多的现代建筑采用了装配式技术。目前，国内装配式多应用在民用住宅方面，并且应用技术也较为成熟。然而，装配式技术在粮食行业尚未有实质性的应用，相关人员对装配式粮仓进行了研究。高树成等[1]对粮仓结构进行了装粮实验，结果表明装配式储粮仓组合式结构有较强的灵活性、组装方便，为储藏粮食增加了便利，能够有效满足我国安全储粮要求，有利于帮助农民减少粮食产后的损耗和变质，减少经济损失。李志盛[2]通过实验研究了平房仓装配式屋面结构，从其特点出发制定了详实的施工计划，结果表明平房仓装配式屋面结构具有一定的可行性。庞瑞等[3]基于某粮食产业园项目，提出了一种装配式浅圆仓仓顶建造技术，该技术能够代替现场现浇作业，构件质量较好，结构防水性能好。装配式粮仓可以实现工厂化、模块化、规模化及标准化生产，能够保证质量，且其施工过程中工期相对较短，可以减少人工成本，更有利于新型建材的应用，可以有效解决传统建筑行业的施工效率低、湿作业量大和噪声污染严重等问题。大力发展装配式粮仓不但符合国家的可持续发展战略，而且可以积极响应国家的“双减”目标。综上，尽快开展粮仓装配式的研究工作，并优化装配式平房仓结构选型十分必要。

1 方案对比

根据目前粮食平房仓装配式需要解决的关键技术，本文制定以下3 种设计方案，即部分预制墙板+部分现浇墙板+现浇柱方案、全预制墙板+现浇柱方案、全预制墙板+预制柱方案。其中全预制板又分为水平放置夹芯预制板和竖直放置U 型预制墙板。这3 种方案中设计基础和地梁均按现浇构件考虑，并且屋面圈梁也按现浇构件考虑，从而保证仓房结构的整体性，增加空仓工况下的抗震性能。仓顶屋面均按双T 板考虑（也可以采用拱板、折线型屋架、钢梁、梯形钢屋架等屋面形式），双T 板为全预制构件，本次研究的装配式粮食平房仓屋面为全装配式，不考虑屋面的装配式技术。粮食平房仓结构形式仍按排架结构设计。

装配式平房仓研究时应首先考虑结构方案的可行性、安全性。在此基础上通过节点、拼缝的优化设计实现仓房整体的防水和防潮，以及仓房的气密性。后期实际工程阶段还应考虑工艺设备洞口的匹配性、电气管线的预留预埋，同时对经济性和装配率进行计算，从而更好地评价该项技术的应用范围和前景。

1.1 部分预制墙板+部分现浇墙板+现浇柱方案

部分预制墙板+部分现浇墙板+现浇柱方案中，装配式平房仓排架柱及地梁采用现浇，地梁顶标高为-0.060 m，并预留用于预制墙板固定的企口和现浇墙板的预留钢筋，现浇柱也在该标高预留施工缝。墙面采用部分预制墙板，部分现浇墙板。其中仓内侧部分采用预制墙板，预制墙板中可增加保温板，确保墙体的保温隔热效果。外侧采用现浇墙板，内侧预制墙板可以做现浇墙板的一面模板（如图1）。外侧现浇墙板中的钢筋可以根据装粮高度以及墙体受力不同进行调整。预制墙板根据仓房高度分3 层，每层预制墙板之间采用企口插接，水平方向预制胡子钢筋锚固到现浇柱内。每层预制墙板临时固定后绑扎外侧现浇墙体钢筋和现浇柱的钢筋，然后浇筑与预制墙板同等高度的墙体和柱子。下部现浇墙体混凝土强度达到70%后进行上一层预制墙板安装，然后绑扎钢筋及浇筑混凝土。按此方式施工，待最上一层墙板安装后进行墙体及屋面框架绑扎钢筋绑扎及混凝土浇筑。待最后浇筑的混凝土强度达到70%后，再进行屋面板的吊装施工。

图1 预制墙板1 示意图

平房仓檐墙及山墙均按上述办法施工，但檐墙和山墙的预制墙板尺寸不同，预制墙板可根据实际工程情况调整。

1.2 全预制墙板+现浇柱方案

全预制墙板+现浇柱方案可以根据预制墙体板分为两种方案，即水平放置加芯预制板和竖直放置U 型预制墙板。两种方案的墙板均为预制，柱子均为现场浇筑。

1.2.1 水平放置夹芯预制板

水平放置夹芯预制板[4]方案中，装配式平房仓的排架柱采用现浇柱和地梁，地梁顶标高为-0.060 m 并预留锚筋用于灌浆套筒连接，现浇柱也在该标高预留施工缝。墙体均采用预制墙体，墙体厚度根据具体受力计算，墙体中可以增加保温板用于确保墙体保温隔热效果。预制墙板水平方向预留胡子筋，胡子筋伸入现浇柱内，竖直方向预制墙板之间采用灌浆套筒方式进行连接（图2）。预制墙板根据仓房高度分3 层，第一层预制墙板安装临时固定后进行现浇柱，进行在该高度内的钢筋绑扎和混凝土浇筑。待柱混凝土强度达到70%后，再进行第2 层预制墙板的安装和该范围内的柱子钢筋绑扎及混凝土浇筑。按该方式施工到第3 层预制墙板后，进行屋面框架钢筋绑扎及浇筑混凝土。待最后浇筑的混凝土强度达到70%后，再进行屋面板的吊装施工。

图2 预制墙板2 示意图

平房仓檐墙及山墙均按上述办法施工。但檐墙和山墙的预制墙板尺寸不同。预制墙板可根据实际工程情况调整。每层预制墙板中的钢筋需要按不同位置受力计算确定。

1.2.2 竖直放置U 型预制墙板

竖直放置U 型预制墙板方案中，装配式平房仓的排架柱采用现浇柱和地梁，地梁顶标高为-0.060 m 并预留抗剪槽和抗剪企口，现浇柱也在该标高预留施工缝。预制墙板采用U 型的大型墙板，墙板每块宽不超过2 m，并沿高度方向在每块板两侧设置主板肋，根据板的高度及受力情况沿高度水平方向设置副板肋（图3）。U 型预制墙板上下侧在板肋位置均设置槽钢抗剪键。施工时，每个柱间设置3 块预制墙板，U 型预制墙板下端放置在现浇地梁上，抗剪键放置在地梁的抗剪槽内，并采用灌浆料填实。每块板均设置临时支撑，保证预制墙板的稳定，预制墙板安装完成后进行现浇排架柱的钢筋绑扎和混凝土的浇筑，柱混凝土强度达到70%后才可进行屋面框架的施工。待最后浇筑的混凝土强度达到70%后再进行屋面板的吊装施工。

图3 预制墙板3 示意图

U 型预制墙板可根据受力调整板厚度和板肋高度。沿高度方向设置的副板肋也可以进行调整。主板肋之间可根据具体情况预留洞口。U 型板之间的竖缝预留10 mm，并在板厚方向上设置插销机构或其他用于固定的连接。在主板肋中部设置直径50 mm 的半圆，待板安装完成后采用聚脲或其他密封材料填充，保证缝隙的气密性。在主板肋外侧设置两道三元乙丙防水防潮密封条。主板肋与现浇柱相接面设置两道钢板条，一侧预埋在U 新预制墙板内，一侧现场现浇到柱内，并在预制墙板中预留胡子筋，混凝土柱浇筑时一同浇筑到柱子内。主板肋最外侧每间隔1 m 焊接连接钢板（图4）。主板肋凹槽内部可根据保温要求设置保温材料，并在外侧挂轻质饰面板、铝塑板等外墙板。预制墙板外也可不设保温和外挂墙板，涂刷外墙涂料，具体做法可根据具体工程所在地调整。

图4 连接钢板图

1.3 全预制墙板+预制柱方案

全预制墙板+预制柱方案可以根据预制墙体板分为两个方案，即水平放置夹芯预制板和竖直放置U 型预制墙板。两种方案的墙板均为预制，柱子为预制柱，其中预制也可以为全预制或半预制。

1.3.1 水平放置夹芯预制板

水平放置夹芯预制板方案中，预制墙板的做法与全预制墙板+现浇柱方案中水平放置夹芯预制板方案相同。柱子采用一半预制，预制部分为柱子凸出墙面部分，预制墙板水平方向预留胡子筋并一同浇筑到柱子内，柱子与墙体连接部分采用现场浇筑（图5）。

图5 柱墙连接图

柱也可以采用带挑耳的全预制柱，预制墙板不设置胡子筋，挑耳位置设置插销连接机构，用于预制墙板与预制柱子连接。预制墙板安装时在挑耳部分安装两条三元乙丙防水密封条（图6）。

图6 防水密封条图

水平放置夹芯预制板方案中，半预制柱或者全预制柱均考虑采用灌浆套筒连接形式（图7），或采用其他连接方式，如端部型钢连接（图8）。

图7 灌浆套筒连接图

图8 端部型钢连接图

1.3.2 竖直放置U 型预制墙板

竖直放置U 型预制墙板方案中，预制墙板的做法与全预制墙板+现浇柱方案中竖直放置U 型预制墙板方案相同。柱子采用一半预制，预制部分为柱子凸出墙面部分，预制墙板水平方向预留胡子筋并一同浇筑到柱子内，柱子与墙体连接部分采用现场浇筑（图9）。在预制墙板主板肋与预制部分柱子连接位置采用L 型钢板，每1 m 间隔焊接连接。

图9 柱、墙连接图

柱也可以采用带挑耳的全预制柱，预制墙板不设置胡子筋，挑耳位置设置插销连接机构，用于预制墙板与预制柱子连接。预制墙板安装时在挑耳部分安装两条三元乙丙防水密封条（图10）。

图10 预制墙、柱连接图

竖直放置U 型预制墙板方案中半预制柱或者全预制柱均考虑采用灌浆套筒连接形式（图7），或采用其他连接方式，如端部型钢连接（图8）。主板肋凹槽内部可根据保温要求设置保温材料，并在外侧挂轻质饰面板、铝塑板等外墙板。预制墙板外也可不设保温和外挂墙板，涂刷外墙涂料。具体做法建筑可根据具体工程所在地调整。

2 研究方案分析

2.1 部分预制墙板+部分现浇板+现浇柱方案

部分预制墙板+部分现浇板+现浇柱方案考虑的为柱子现浇混凝土，并且墙体一部分也采用现浇混凝土，仅仓内侧的部分墙体采用预制墙板，并且该预制墙板可以当作部分模板使用。①优点。该方案墙体部分现浇混凝土可以保证墙体的整体性，抗震效果较好，并且气密性很好，施工难度不大，工程技术不高，预制墙板通用性较强，相对其他方案造价会较低，可较好地适应国家相应政策。②缺点。该方案仍大量采用了现浇混凝土，所以装配率较低，现浇模板搭设采用较多，工期较长。

2.2 全预制墙板+现浇柱方案

全预制墙板+现浇柱方案柱子整体采用现浇，墙板全部采用预制墙板。两种预制墙板需要工厂预制经过运输到施工工地，所以对预制工厂的覆盖范围有较高的限制。①优点。全预制墙板的采用可以较大幅度提高建筑物整体装配率，预制墙板之间通过现浇柱能够很好地保证结构的整体性，且施工速度较快，气密性较好，可以很好地响应国家相应政策。②缺点。预制构件不能通用，需按具体工程计算设计，从而造成预制构件工程造价较高，对工程技术要求较高，临时支撑费用较高。

2.3 全预制墙板+预制柱方案

全预制墙板+预制柱方案墙板和柱子均采用预制构件，仅地下部分和屋面框架及檐口采用现浇。预制构件特别多，所有预制构件均需要工厂预制，并经运输进入施工工地，所以装配式建筑的应用也受制于预制工厂的覆盖范围。①优点。对于地上部分而言，几乎所有构件均采用预制构件，所以整体装配率会很高，施工速度快，可以很好地满足国家相应政策要求。②缺点。因采用较多构件装配，结构主体整体性会较差，构件之间连接会有缝隙，经处理仍不能保证结构气密性，工程造价较高，且对工程技术要求较高，临时支撑费用较高。具体方案与性能对比汇总详见表1。

表1 方案对比表

上述5 种方案中，虽然“部分预制墙板+部分现浇板+现浇柱方案”有较多的优点，但是其装配率底、政策适用性差，且不符合本次科研项目的特点。全预制墙板+预制柱方案（水平放置加芯预制板）和（竖直放置U 型预制墙板）这两种方案虽然在整体性、抗震性和气密性稍微逊色，但通过采用半预制柱半现浇柱的形式可以很大程度增强结构的整体性和抗震性。通过优化预制墙板的拼缝构造、增加建筑密封材料也可以有效增加整体结构的气密性。

通过以上方案论述和评价，本文认为方案“全预制墙板+预制柱方案（柱子为半预制柱、水平放置加芯预制板）”为最优方案，并考虑将以下研究点作为优化方向。①墙板不考虑内保温，保温均考虑建筑外保温，按整体保温外墙板考虑。②柱子按半预制考虑，现浇端考虑放在仓内侧，并且柱子配筋按非对称配筋考虑。③墙板水平缝细化，考虑柔性密闭新型材料。④竖直放置U 型预制墙板的拼缝尽可能地减少，一个柱间考虑减少为一个拼缝，并优化拼缝的做法。

4 结语

通过对装配式平房仓项目的研究发现，目前国内及国际上装配式技术已经较为成熟，并有相应的规范及图集，但多数技术仍存在各种缺点，并且存在技术限制[5]。装配式平房仓属于工业建筑，与普通民用建筑物的区别为构件截面大、配筋多、层高较高、要求气密性强等特点。目前，多数适用于民用建筑的装配式技术在工业建筑应用上存在一定的局限性。适用于工业建筑的装配式技术仍需要继续进行研究和完善。然而，国内装配式平房仓没有工程先例，并且造价较高。较少业主愿意“试新”，加之装配式仓房的气密性不能有很高的保证，因此防水、防潮、气密性构造仍需继续研究和实验，以期寻找更好的解决方案和材料。