一文了解装配式住宅,“搭积木”盖房子就靠它了

原标题:一文了解装配式住宅,“搭积木”盖房子就靠它了

住宅工业化是大势所趋,而发展装配式住宅能节省资源、降低能耗、缩短工期,是实现住宅工业化的关键。

装配式住宅,简单说就是“现场的事情工厂做,室外的事情室内做,高空的事情地面做,危险的事情机器做”。意即可以不再搭建模板、脚手架,预制构件可以在工厂、地面做好,再现场吊装。

本文将从装配式住宅设计流程及特点、结构设计及深化设计、限额指标分析等方面进行详解。

一、装配式住宅结构概念

先来看几个概念,其中包括经常分不清楚的预制率、装配率与装配化率等。

装配式建筑/装配式结构 是由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构;

装配整体式混凝土结构是预制混凝土构件与现场后浇混凝土;

装配整体式混凝土框架/剪力墙结构,是全部或部分框架梁、柱/全部或部分剪力墙。

预制率,为混凝土用量的体积比(不包括内隔墙);装配化率,为装配式建筑面积比(满足预制率);装配率,为预制构件面积比、建筑部品数量比。

由于住宅工业化是大势所趋,当前包括上海、北京、沈阳、浙江、湖南、山东、四川、重庆、青岛、厦门、深圳、江苏等省份或城市已经纷纷出台相关政策。

上海相关政策

二、装配式住宅对建筑成本和建筑周期的影响

1成本

装配式建筑费用的两个重要组成项是构件费和构件施工费,通俗理解为材料费和安装费,基于几个建筑面积为1万~2万平方米的典型项目,当装配率为20%时,构件费主要价格构成如下表所示:

装配式住宅的成本敏感点可归纳为以下几点:预制率、预制构件部位(模具价格)、预制构件重复率(模具周转次数)、节点构造。

一是预制率(价格趋势):

二是预制构件部位(价格趋势):

三是模具价格及周转。构件厂提供的生产模具报价约1.5万每吨,构件减少两种,构件的模具重量每个约2.5吨,则可减少费用:2.5×2×1.5=7万元。平板模具价格1.2万/套,飘窗模具价格4万/套。

四是连接方式。浆锚搭接比灌浆套筒连接节约40%的造价。

以万科为例:

随着施工现场工作量减少,势必节水、节点、节省模板、减少废料、节地(施工场地),从而更加环保。据初步测算:

(1)预制率15%~25%,造价成本增加200~300元/平方;

(2)之后每提高10%的预制率,造价成本相应提高150元/平方;

(3)PC构建重复率80块以上,基本可以抵消模板成本,重复率提高,成本可以降低。

因此应对之策在于:

(1)PC率就低不就高,满足拿地条件即可;

(2)建筑方案尽量提高构件重复利用率。

2工期

PC深化设计可利用施工图设计和基础工程施工期间,不影响工程;PC施工方法可大幅度缩短总施工工期。

三、装配式住宅结构特点与结构设计

△ 混凝土剪力墙结构住宅设计流程参考图

装配式住宅结构具有一体化、标准化(模数化)的特点。一体化的设计需求,各专业间互为条件,互相制约,通过配合最大限度发挥PC技术的优势。

△户型标准化

△预制构件标准化

以下举一个结构设计的案例:

第一,单体选择上,本工程条件为住宅的预制率45%,装配化率100%,如果装配化率为50%,可选1#2#6#7#8#。原则在于户型简单、重复率高;达到装配化率要求,不多做。

第二,初步确定PC方案、预估预制率:

首先考虑水平构件采用预制(预制叠合梁、叠合板、楼梯、阳台);其次考虑保温装饰一体的预制外墙;再次考虑承重内墙的预制。达到预制率要求,不多做,如有地方规定的,首先要满足地方规定对预制部位的要求(50%的外墙面积比)。

楼梯、电梯、走道剪力墙、梁、板全部现浇,其余剪力墙、梁、板全部预制,边缘构件部分现浇、部分预制,预制外墙采用外保温复合水泥板外墙。预制率49%。

第三,PC初步设计图纸,包括PC方案平面布置图、构件拆分图、典型大样图。

四、装配式住宅构件深化设计

△预制墙平面布置图

预制墙模板图(包含设备洞口、埋件等平面布置及尺寸),非结构墙体可用聚苯板填充:

预制墙配筋图(包含材料、配件明细表),只有剪力墙竖向筋上下连接:

预制板结构平面图:

预制板结构平面图(非图集):

墙体、梁、楼板、阳台、空调板、楼梯、女儿墙等预制构件均可以用图集表示,或自行绘制平面图和大样图表示;建议根据工程实际情况选择合适自己的表达方式。

五、装配式住宅典型节点

1预制板

2预制梁

3预制墙

六、装配式住宅限额指标分析

根据《装配式混凝土结构技术规范》(JGJ1-2014):

1、对70m~80m的建筑,预制剪力墙结构的抗震等级提高一级,含钢量比普通住宅增加1.5~2kg/㎡;

2、多层装配剪力墙结构的层间位移角限值为1/1200,相应墙体数量增加10%~20%,墙体含钢量也增10%~20%;

3、在结构计算时,如果对整楼地震内力均放大1.1倍,梁的钢筋量增加10%倍,暗柱钢筋量增加5%。一般钢筋增加1.0~2.0kg/㎡;

4、采用套筒连接的墙体,套筒底部至套筒顶向上300mm范围内水平钢筋加密,墙体钢筋增加0.3kg/㎡;

抗震设计时,对同一层内既有现浇墙肢也有预制墙肢的装配整体式剪力墙结构,现浇墙肢水平地震作用弯矩、剪力宜乘以不小于1.1的增大系数。

5、预制剪力墙的竖向分布筋仅部分连接,连接的同侧钢筋为600(端头2D12),则增加的不连接分布筋约1~2kg/㎡;

6、如外墙预制面积比需大于50%。使得阳台、飘窗、部分窗台、设备平台过道处外立面需采用预制墙体,也使得外圈剪力墙暗柱数量和混凝土大样增多,外圈墙体和梁的荷载也增加。主体结构钢筋量约增1.5~2.5kg/㎡。混凝土量增加约0.01~0.02m⊃3;/㎡;

7、PC楼板厚度小应于120,不宜小于130,钢筋和混凝土量相应增加;钢筋量约增0.5~1kg/㎡,混凝土量增加约0.005~0.01m⊃3;/㎡。

总结来说,不考虑纯PC构件的含钢量(飘窗、阳台上的外挂板等),预制率30%以上的剪力墙结构,按传统方式计算的限额钢筋指标宜增加 3~5kg/㎡;混凝土指标宜增加0.015~0.025m⊃3;/㎡。

作者:思优科技;编辑:王亚辉。明源地产研究院

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