裝配式框架結(jié)構(gòu)的幾種常見樓蓋形式分析

楊亞龍

(四川省建筑設(shè)計研究院，四川成都 620000)

隨著我國產(chǎn)業(yè)升級的不斷推進和環(huán)境治理的持續(xù)加強，建筑工業(yè)化成為建筑業(yè)的必由之路。傳統(tǒng)建筑業(yè)的現(xiàn)場手工操作轉(zhuǎn)變成工廠內(nèi)的集成建造，工廠化的生產(chǎn)質(zhì)量有了更好地保障，工業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化更避免了大量的手工誤差，質(zhì)量提高的同時還減少了大量的現(xiàn)場濕作業(yè)，顯著減少城市揚塵。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，由工廠預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成[1]，是建筑工業(yè)化的重要表現(xiàn)形式。裝配式建筑的終極目標(biāo)為節(jié)能減排，實現(xiàn)低碳發(fā)展[2]，為綠色建筑的發(fā)展提供了新的動力和途徑。

本文以成都市某一多層框架商業(yè)體為例，分析幾種常見的樓蓋結(jié)構(gòu)形式對樓層凈高、裝配率和工程造價的影響，為以后同類工程設(shè)計提供參考。

1 項目概況

1.1 幾何尺寸

本項目擬建商業(yè)綜合體(圖1)，地上部分主要使用功能為購物中心及辦公樓，地上部分采用兩條抗震縫將結(jié)構(gòu)劃分為3個結(jié)構(gòu)單元，包括一棟高層辦公樓(地上17層，建筑總高78.9 m)，一棟高層購物中心(地上7層，建筑總高36.6 m)一棟多層購物中心(地上4層，建筑總高23.9 m)；地下室二層，地下一層為商業(yè)及車庫，地下二層為人防車庫。高層辦公樓采用鋼筋混凝土裝配整體式框架-核心筒結(jié)構(gòu)，商業(yè)采用鋼筋混凝土裝配整體框架結(jié)構(gòu)，地下室采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

圖1 工程效果

本文從多層購物中心部分(圖2)選取3跨標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)，利用PKPM建立一個4層3 m×8.4 m框架模型(圖3)進行樓蓋布置結(jié)構(gòu)方案比較，分析在采用裝配式疊合樓板條件下樓蓋結(jié)構(gòu)方案對使用空間和工程造價的影響。

圖2 多層商業(yè)體結(jié)構(gòu)平面

圖3 標(biāo)準(zhǔn)跨平面(單位：mm)

1.2 計算軟件及荷載概況

本文采用中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM V4.1進行建模及后續(xù)工程量統(tǒng)計，計算中選擇自動計算現(xiàn)澆樓板自重，附加恒載取2.5 kN/m2,活荷載取3.5 kN/m2，梁截面按配筋不超過2 %控制。

2 樓蓋方案

2.1 井字梁

井字梁方案采用雙向三等分點拉等高次梁，雙向主梁同高，疊合板板厚130 mm(預(yù)制層60 mm厚+現(xiàn)澆層70 mm厚)(圖4)。經(jīng)過計算和調(diào)整優(yōu)化，本方案最后構(gòu)件截面尺寸、預(yù)制率及單位工程量詳表1。

圖4 井字梁方案布置(單位：mm)

表1 井字梁方案結(jié)構(gòu)信息

2.2 單向單次梁

單向單次梁方案采用單向二等分點拉次梁，同向主、次梁同高，疊合板板厚130 mm(預(yù)制層60 mm厚+現(xiàn)澆層70 mm厚)(圖5)。經(jīng)過計算和調(diào)整優(yōu)化，本方案最后構(gòu)件截面尺寸、預(yù)制率及單位工程量詳表2。

圖5 單向單次梁方案布置(單位：mm)

2.3 單向雙次梁

單向雙次梁方案采用單向三等分點拉等高次梁，同向主、次梁同高，疊合板板厚130 mm(預(yù)制層60 mm厚+現(xiàn)澆

表2 單向單次梁方案結(jié)構(gòu)信息

層70 mm厚)(圖6)。經(jīng)過計算和調(diào)整優(yōu)化，本方案最后構(gòu)件截面尺寸、預(yù)制率及單位工程量詳表3。

圖6 單向雙次梁方案布置(單位：mm)

表3 單向雙次梁方案結(jié)構(gòu)信息

3 方案比較

3.1 樓層凈高比較

本工程層高均為5.1 m，考慮單方向0.5 m的設(shè)備走管及吊頂高度，計算出樓層凈高如圖7所示。由圖7可知，僅考慮單方向設(shè)備走管的前提下，單向雙次梁的樓蓋方案下樓層凈高最優(yōu)，但單向次梁方案下垂直次梁方向的主梁梁高均為700 mm，高于井字梁方案中主梁梁高。綜上所述，在設(shè)備管線集中需要雙向走管，且對凈高要求較高的區(qū)域建議樓蓋采用井字梁方案。在可以單向走管的區(qū)域采用單向雙次梁方案樓層凈高能更好保證。本工程為大開間商業(yè)體，設(shè)備管線有條件做到區(qū)域內(nèi)單向布置，故單向雙次梁方案更適合本工程。

圖7 3種樓蓋方案樓層凈高對比

3.2 預(yù)制率比較

“成建委〔2016〕115號”規(guī)定：單體預(yù)制裝配率=預(yù)制構(gòu)件體積÷全部構(gòu)件體積。預(yù)制構(gòu)件，是指在工廠或現(xiàn)場預(yù)先制作的構(gòu)件，如墻體、梁柱、樓板、樓梯、陽臺、雨棚等。全部構(gòu)件，是指包括預(yù)制構(gòu)件在內(nèi)的所有構(gòu)件(含非混凝土墻體)。本文中為簡化計算僅考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件體積，計算結(jié)果見圖8。

圖8 3種樓蓋方案裝配率對比

由圖8可知，兩種單向次梁方案裝配率均高于僅字梁方案，是因為本工程僅采用了裝配式疊合樓板，樓板尺寸越大，其在整體結(jié)構(gòu)中的相對占比越大，計算出的裝配率也就越高。所以，為了滿足裝配率要求，結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時可盡量設(shè)計大板，同時考慮到加工、運輸和吊裝因素的影響，拆分后的單塊疊合板寬度不宜大于3.6 m，長度不宜大于6.6 m。所以僅考慮疊合樓板的設(shè)計和施工，對于8.1～9.0 m的柱網(wǎng)，單向雙次梁方案更合理，本工程選用單向雙次梁方案。

3.3 工程量比較

根據(jù)PKPM工程量統(tǒng)計模塊得到3種方案的單位工程量，計算結(jié)果見圖9。單位面積的混凝土用量及鋼筋用量上，單向次梁方案均較省，單向單次梁、單向雙次梁差距不大。但考慮到目前市場上疊合樓板的售價較貴，單向單次梁方案下，實際計算的綜合成本會高于單向雙次梁方案。本工程選用單向雙次梁方案較為合理。

圖9 3種樓蓋方案下工程量對比

4 結(jié)論

(1)在管線密集且凈高要求較高的區(qū)域，樓蓋方案優(yōu)先選用井字梁，其次選用單向雙次梁。

(2)樓板尺寸越大，整體裝配率越高。對于8.1～9.0 m范圍內(nèi)的柱網(wǎng)，單向雙次梁樓蓋布置方案較合適。

(3)當(dāng)前市場環(huán)境下，對于8.1～9.0 m范圍內(nèi)的柱網(wǎng)，單向雙次梁方案在工程造價上更有優(yōu)越性。