中铁上海设计院集团有限公司 200070
摘要：随着社会经济与科学技术的飞速发展，我国建筑行业相关技术与工艺也取得了质的提升。预制装配式建筑结构可以全面提高建筑施工的质量及效率，同时还具有施工便捷的优点。本文结合工程实例分析了预制装配式建筑结构设计。
关键词：预制装配式建筑；结构；设计
1工程概况
上海松江 松江国际商务区 N11# 地块项目位于上海市闵行区，属于我国ⅢA 类建筑气候区划范围，热工分区为夏热冬冷地区。项目现状地势平坦，现用地为田地，整个地块呈方形，北面紧邻消防站规划用地（近银都路），在地块东南角（都庄路与梅州路交叉口）有已建成35KV/110KV 市南供电站，无高压线走廊。项目总用地面积43290㎡（约合64.90 亩）。
建筑规模和面积：该项目主要包括教学办公楼、多功能综合楼、学生公寓楼、风雨长廊、地下车库及相应的室外总体工程等在内的建筑单体及环境景观。地上总建筑面积42788.4㎡，地下总建筑面积5687.67㎡。学校设有初中部24班和高中部24班，学生规模约为2040人，其中考虑住宿学生约950人，教师规模约为216人。
教学综合楼共有三个单体，其中1#、3#教学楼为五层，2#教学楼和办公区为四层，一层层高均为4.5m，2-5层层高为3.8m，总建筑面积为24862.65㎡；多功能综合楼为地下一层、地上四层，地下一层层高5.75米，地上一层层高为4.5米，二层层高6.9米，三层层高4.2米，四层层高5.2米，总建筑面积为10915.27㎡；学生公寓楼为地上10层，层高3.6m，建筑总面积为10635.46㎡。
2结构体系选择
根据本工程的建筑方案及PC特点，本工程采用装配整体式框架结构，本项目各单体高度均小于50m，满足规范中《装配式混凝土结构技术规程》6.1.3条关于装配整体式框架结构房屋的最大适用高度要求。
结合本工程建筑方案，以及预制率不小于40%进行设计，本工程具体结构布置如下：
A、±0.000以下结构全部为现浇；B、根据《装配式混凝土结构技术规程》6.1.8，高层框架结构首层柱宜采用现浇混凝土，顶层宜采用现浇楼盖结构；因此学生公寓(高层)楼拟选取预制范围从二层楼面开始到顶层平屋面底；对于其他多层框架结构（非高层），拟选取预制范围从首层楼面开始到顶层平屋面层。
图1 学生公寓楼整体模型
为满足预制装配率的要求，根据装配方案中预制构件的选择，拟选择在以下部位进行预制：
A、本项目中部分框架柱采用预制柱，为保证框架柱整体性，柱两端采用钢筋套筒灌浆连接，连接后通过套筒后注浆形成一体，达到构件连接可靠，满足结构的安全性和耐久性的要求；B、楼板拟采用预制叠合板，板厚设计为150mm，其中70mm为工厂预制，80mm为现场浇筑；C、预制楼梯：学校标准层楼梯基本一致，因此重制率高，有效降低成本；D、预制空调板和预制阳台：重复率高，有效降低成本，同时不影响结构整体受力；E、叠合梁因为截面和长度均相同，标准化程度高、重复率高，适合预制。
3结构设计方案分析
3.1 学生公寓楼预制率方案
本项目为学生公寓楼，地上10层，层高3.6米，建筑高度43.10m，各楼层建筑功能相同，结构抗震等级一级；初步考虑选择2层~10层的构件预制，顶层斜屋面采用现浇梁板结构；可选预制构件包括：预制框架柱（从6层底至10层平屋面均采用预制）、预制叠合框架梁、预制叠合次梁、预制叠合楼板、预制楼梯、预制空调板。图1为学生公寓楼的整体三维模型。
标准层预制方案：标准层预制框架柱（6层~10层）+预制叠合框架梁+预制叠合次梁+预制叠合楼板+预制楼梯+预制空调板。其中，框架柱约为200.46 m³，截面为600*600；预制梁约为774.36 m³，截面为400*550、350*550、250*450；预制叠合楼板约为522.09 m³，预制厚度70mm+现浇厚度80mm，典型的楼板尺寸为3145*1560、3145*2405、6520*1920、5570*1920；预制楼梯约为63.4 m³；预制空调板约为10.80 m³，板厚100mm。此方案下单体预制率约为48.0%。
3.2 教学综合楼预制率方案
教学综合楼1#及3#教学楼共5层，2#教学楼和办公区为4层。一层层高为4.5米，2-5层层高为3.8米，建筑总高度25.6m，各楼层建筑功能相近，结构抗震等级为二级。初步考虑选择首层至5层的构件预制，顶层斜屋面采用现浇梁板结构；可选预制构件包括：预制框架柱（从首层至平屋面均采用预制）、预制叠合楼板、预制楼梯、预制空调板及阳台。图2为教学综合楼整体三维模型。
标准层预制方案：标准层预制叠合框架梁+标准层预制柱+预制叠合楼板+预制楼梯。其中，预制柱约为722.2m³，截面为600*750、600*600、600*700等；预制叠合框架梁约为1419.7m³，截面为400*800、350*700、300*650等；预制叠合楼板约为1195.3m³，标准层楼板为预制厚度70mm+现浇厚度80mm，闷顶层楼板为预制厚度60mm+现浇厚度70mm；典型的楼板尺寸为2770*3635、2680*3220、2850*4060等；预制楼梯约为222.0m³，楼板板厚120。此方案下单体预制率约为44.2%。
3.3 多功能综合楼预制率方案
多功能综合楼为地下一层、地上四层，地下一层层高5.75米，地上一层层高为4.5米，二层层高6.9米，三层层高4.2米，四层层高5.2米，各楼层建筑功能不同，其中二层包含多功能教学用房（兼学生剧场），三层包含风雨操场；大跨度梁、柱（跨度大于18m）抗震等级1级，其余梁柱抗震等级为2级。初步考虑选择标准层（2层~4层）构件预制，其中顶层楼板采用现浇结构；可选预制构件包括：预制叠合框架梁、预制叠合次梁、预制叠合楼板、预制楼梯。图3为多功能综合楼的整体三维模型。
因为单体三层包含风雨操场，大跨度梁、柱（跨度大于18m）会带来构件制作、安装、运输、吊装等施工方面的问题，同时，抗震等级提高一级对抗震不利，因此拟选取非大跨度区域进行预置。预制方案：预制叠合框架梁+预制叠合次梁+预制叠合楼板+预制楼梯。其中，预制梁体积约为194.61 m³，典型主梁截面尺寸为500*700、400*700，次梁截面尺寸为350*450；预制叠合楼板约为143.47 m³，标准层楼板为预制厚度70mm+现浇厚度80mm，典型的楼板尺寸为2685*3345、2800*3345、2800*3645、2800*3395、2685*3645。
4结束语
预制装配式结构的发展迎来了良好的机遇：国家政策支持，符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求；采用预制装配式结构可缩短总工期，加快资金周转速度，提高资金使用效率，提高建筑性能和工程质量，提高建筑的科技含量，大幅减少现场施工中的模板、钢筋、混凝土工程量和劳动力用量，减少建筑垃圾，降低噪声污染，节约用水，改善劳动条件，降低了劳动强度。
论文作者:冯瑞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
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