裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配率計(jì)算應(yīng)用研究

（揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225009）

0 引言

建筑業(yè)發(fā)展面臨著資源約束日益趨緊、環(huán)境保護(hù)形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻等挑戰(zhàn)，存在著行業(yè)發(fā)展方式粗放、生產(chǎn)效率不高、資源利用效率低下、科技創(chuàng)新能力不足等諸多問(wèn)題和不足【1】。而裝配式建筑的推廣應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率、節(jié)約工期，減少施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑引發(fā)的粉塵、噪音、污水排放，減少資源消耗，不僅符合我國(guó)綠色建筑的發(fā)展理念，更有利于加速我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GBT51129-2017）中規(guī)定由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑稱為裝配式建筑【2】。裝配式建筑以“少規(guī)格，多組合”為設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)方案協(xié)調(diào)了建設(shè)、設(shè)計(jì)、制作、施工各方之間的關(guān)系，加強(qiáng)了建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、裝修等專業(yè)之間的配合。

2016 年9月，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指導(dǎo)意見(jiàn)中要求因地制宜的發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等裝配式建筑，力爭(zhēng)用10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%【3】。各省市也相繼出臺(tái)推廣裝配式建筑的相關(guān)文件，對(duì)裝配式建筑的實(shí)施提出發(fā)展要求，其中建筑單體預(yù)制裝配率是一個(gè)非常重要的控制指標(biāo)【4】【5】【6】【7】【8】。本文主要結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及地方政策對(duì)裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配率計(jì)算進(jìn)行分析和研究。

1 預(yù)制裝配率的定義

預(yù)制裝配率是指裝配式建筑室外地坪以上的預(yù)制構(gòu)件、裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件、工業(yè)化內(nèi)裝部品的體積或面積占該部分總體積或面積的比率【4】。

預(yù)制裝配率概念的提出對(duì)我國(guó)裝配式建筑發(fā)展起著推動(dòng)作用，預(yù)制裝配率作為一棟建筑能否認(rèn)定為裝配式建筑的重要指標(biāo)，在裝配式建筑的審核中起著決定性作用，同時(shí)也為政府制定裝配式建筑扶持政策提供主要依據(jù)。

2 預(yù)制裝配率的計(jì)算規(guī)則

2.1 國(guó)家預(yù)制裝配率計(jì)算規(guī)則

國(guó)家《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GT/B51129-2017）規(guī)定，采用裝配率作為評(píng)價(jià)建筑裝配化程度的依據(jù)，適用于評(píng)價(jià)民用建筑的裝配化程度。裝配率計(jì)算和裝配式建筑等級(jí)評(píng)價(jià)應(yīng)以單體建筑作為計(jì)算和評(píng)價(jià)單元【2】。

2.1.1 裝配率計(jì)算公式【2】

裝配率的計(jì)算應(yīng)根據(jù)公式1進(jìn)行計(jì)算：

其中：P——單體建筑的裝配率

Q1——主體結(jié)構(gòu)得分

Q2——圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻得分

Q3——裝修和設(shè)備管線得分

Q4——評(píng)價(jià)項(xiàng)中缺少的評(píng)價(jià)分值總和

2.1.2 裝配率計(jì)算要點(diǎn)

（1）主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件間連接部分的后澆混凝土體積

①預(yù)制剪力墻板之間豎向現(xiàn)澆段寬度不大于600mm，水平后澆帶、圈梁的高度不大于300mm時(shí)，后澆混凝土體積可以計(jì)入構(gòu)件預(yù)制混凝土體積；

②預(yù)制框架柱和框架梁之間柱梁節(jié)點(diǎn)區(qū)的后澆混凝土體積可計(jì)入構(gòu)件預(yù)制混凝土體積；

③預(yù)制柱間高度不大于柱截面較小尺寸的連接區(qū)后澆混凝土體積可計(jì)入預(yù)制混凝土體積計(jì)算。

（2）預(yù)制裝配式樓板、屋面板的混凝土體積計(jì)算

①預(yù)制裝配式疊合樓板、屋面板的體積應(yīng)根據(jù)預(yù)制板的水平投影面積乘以預(yù)制板厚度；

②預(yù)制疊合板之間寬度不大于300mm的接縫體積可以計(jì)入預(yù)制混凝土體積。

裝配率作為一棟建筑能否認(rèn)定為裝配式建筑的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，其反映了裝配式建筑基本特征：標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化、信息化，也意味著裝配式建筑并不等同于建筑工業(yè)化。

2.2 江蘇省預(yù)制裝配率計(jì)算規(guī)則

江蘇省住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布了《江蘇省裝配式建筑預(yù)制裝配率計(jì)算細(xì)則（試行）》，制定了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配率的計(jì)算規(guī)則。本文僅對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配率計(jì)算規(guī)則進(jìn)行研究。

2.2.1 預(yù)制裝配率計(jì)算公式【4】

其中：Z1——整棟建筑中主體結(jié)構(gòu)和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制裝配率

Z2——整棟建筑中裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件的預(yù)制裝配率

Z3——整棟建筑中工業(yè)化內(nèi)裝部品的預(yù)制裝配率

αi——預(yù)制裝配率計(jì)算權(quán)重系數(shù)

S——集成應(yīng)用加分項(xiàng)

2.2.2 預(yù)制裝配率計(jì)算要點(diǎn)

（1）主體結(jié)構(gòu)和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制裝配率計(jì)算

主體結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件包括豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件。豎向構(gòu)件包括預(yù)制內(nèi)外剪力墻板、預(yù)制夾心保溫外墻板、預(yù)制雙層疊合剪力墻板等；水平構(gòu)件包括預(yù)制梁、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯板、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板、預(yù)制空調(diào)板等。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件主要有PCF混凝土外墻模板、混凝土外掛墻板、預(yù)制混凝土飄窗板、預(yù)制女兒墻等?！?】

預(yù)制裝配率的計(jì)算范圍為室外地坪以上部分，其中突出屋面的塔樓不參與計(jì)算；裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑中設(shè)有商業(yè)裙房時(shí)，如果裙房部分采用現(xiàn)澆混凝土，則建筑主體平面外的裙房部分不參與計(jì)算。計(jì)算預(yù)制構(gòu)件混凝土體積時(shí)，可以參照《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，預(yù)制剪力墻不大于600mm的豎向后澆段以及不大于300mm的水平后澆帶、預(yù)制框架柱和框架梁節(jié)點(diǎn)區(qū)以及預(yù)制疊合板不大于300mm的后澆接縫混凝土體積均可以計(jì)入預(yù)制構(gòu)件混凝土體積。

（2）裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件的預(yù)制裝配率

裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件的預(yù)制裝配率針對(duì)的是非混凝土構(gòu)件。裝配式圍護(hù)構(gòu)件的預(yù)制裝配率主要計(jì)算裝配式圍護(hù)構(gòu)件的表面積和全部圍護(hù)構(gòu)件的總表面積之比。表面積按長(zhǎng)度方向一側(cè)表面積計(jì)算，如果遇到門窗洞口，為了簡(jiǎn)便計(jì)算，可以統(tǒng)一不扣除門窗洞口。如果外圍護(hù)墻體采用預(yù)制混凝土外墻板，計(jì)算時(shí)不可以作為裝配式圍護(hù)構(gòu)件計(jì)算表面積，但是必須作為全部圍護(hù)構(gòu)件進(jìn)行表面積計(jì)算并計(jì)入預(yù)制裝配率的分母項(xiàng)。

（3）工業(yè)化內(nèi)裝部品的預(yù)制裝配率

工業(yè)化內(nèi)裝部品是指在工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)裝配的部品件，主要包括集成式廚房和衛(wèi)生間、裝配式吊頂、樓地面干式鋪裝、帶飾面的裝配式墻板及裝配式欄桿等?！?】

計(jì)算集成式廚房衛(wèi)生間、裝配式吊頂、樓地面干式鋪裝的預(yù)制裝配率時(shí)采用水平投影面積，計(jì)算帶飾面的裝配式墻板和裝配式欄桿時(shí)采用沿長(zhǎng)度方向一側(cè)的表面積。計(jì)算樓地面干式鋪裝面積時(shí)可以不計(jì)入廚房與衛(wèi)生間、住宅建筑中公共部位如樓梯間和公共走道、以及開(kāi)敞式陽(yáng)臺(tái)等。計(jì)算裝配式欄桿面積時(shí)，不應(yīng)計(jì)入開(kāi)敞陽(yáng)臺(tái)的欄桿面積。

（4）創(chuàng)新加分項(xiàng)

采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、集約化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“少規(guī)格、多組合”的目標(biāo)，比如采用標(biāo)準(zhǔn)化戶型、標(biāo)準(zhǔn)化門窗、設(shè)備管線與結(jié)構(gòu)分離等設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)制裝配率可以進(jìn)行加分；采用綠色建筑技術(shù)集成應(yīng)用獲得綠色建筑二星和三星標(biāo)識(shí)證書、采用被動(dòng)式超低能耗技術(shù)的可以進(jìn)行加分；采用隔震減震技術(shù)、以BIM為核心的信息化技術(shù)、鋁合金模板等工業(yè)化施工技術(shù)可以進(jìn)行加分。通過(guò)創(chuàng)新加分項(xiàng)來(lái)鼓勵(lì)裝配式建筑工程項(xiàng)目采用新技術(shù)、新工藝。

3 工程案例

3.1 工程概況

本項(xiàng)目位于江蘇省揚(yáng)州市，項(xiàng)目類型為混凝土住宅，結(jié)構(gòu)型式為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)目裝配設(shè)計(jì)的范圍為地上部分，不包括地下室。地上9層，地下1層，建筑高度26.950米，標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.950米，標(biāo)準(zhǔn)層平面圖如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

3.2 預(yù)制裝配率計(jì)算

建筑單體預(yù)制裝配率是建設(shè)管理部門進(jìn)行裝配式建筑項(xiàng)目評(píng)審、認(rèn)定和獎(jiǎng)勵(lì)的重要依據(jù)。因本工程位于江蘇省，所以按照《江蘇省預(yù)制裝配率計(jì)算細(xì)則》進(jìn)行單體的預(yù)制裝配率計(jì)算。該項(xiàng)目采用的預(yù)制構(gòu)件有預(yù)制剪力墻、預(yù)制樓梯段、預(yù)制疊合板，裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件采用鋼筋陶?；炷凛p質(zhì)墻板，工業(yè)化內(nèi)裝部品采用裝配式吊頂、樓地面干式鋪裝、裝配式欄桿。詳細(xì)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表1.

表1 裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配率計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土外墻系統(tǒng)1-9F 0 2066.52 裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件 Z2 小計(jì) 3098.35 5164.87 0.15 8.99%鋼筋陶?；炷凛p質(zhì)墻板 1-9F 3098.35 3098.35集成式廚房1-9F 0 集成式衛(wèi)生間1-9F 0 496.44 0.3 26.36%裝配式吊頂1-9F 657.54 657.54 內(nèi)裝建筑部品Z3樓地面干式鋪裝1-9F 2662.65 2662.65裝配式欄桿 1-9F 272.10 272.10 小計(jì) 3592.29 4088.73以BIM為核心的信息化技術(shù)集成應(yīng)用1%√ 工地預(yù)制圍墻（道路板）0.5%√ 1.5%預(yù)制裝配率 46.48%

4 結(jié)論

本文通過(guò)研究國(guó)家和江蘇省裝配式建筑預(yù)制裝配率計(jì)算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)則，對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配率的計(jì)算公式、計(jì)算要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配率進(jìn)行了計(jì)算，得出以下結(jié)論：

（1）預(yù)制裝配率反映裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、集約化技術(shù)集成應(yīng)用情況。

（2）裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配率中工業(yè)化內(nèi)裝部品的比值較大，得分相對(duì)容易。但是目前集成廚房和集成衛(wèi)生間的應(yīng)用尚未普及，內(nèi)裝部品主要集中在裝配式吊頂、樓地面干式鋪裝和裝配式欄桿。

（3）裝配式內(nèi)外圍護(hù)構(gòu)件中外圍護(hù)墻因考慮防水等問(wèn)題，目前工程中多采用砌筑外墻，外墻系統(tǒng)的應(yīng)用較少?？梢酝ㄟ^(guò)減少砌筑外墻，采用裝配式外墻系統(tǒng)或者裝配式單元幕墻來(lái)提高預(yù)制裝配率。

（4）主體結(jié)構(gòu)和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)制混凝土體積計(jì)算范圍為室外地坪以上，突出為屋面的塔樓不計(jì)。預(yù)制疊合板的不大于300mm拼縫以及預(yù)制剪力墻豎向不大于600mm的后澆段以及水平方向不大于300mm的后澆帶和圈梁體積可以計(jì)入預(yù)制混凝土體積。

（5）可以通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)、綠色建筑技術(shù)、管線與結(jié)構(gòu)分離技術(shù)、鋁合金模板、預(yù)制圍墻和施工便道板等信息化、集約化、工業(yè)化技術(shù)來(lái)提高預(yù)制裝配率，以適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級(jí)。