预制构件的标准化设计

预制构件的标准化设计

柯海峰,陈语

(南京金海设计工程有限公司 南京 210000)

[摘要]   本文通过对预制叠合板、预制剪力墙的构件标准化拆分及其外伸钢筋的标准化，提供了一种在当前市场条件下预制构件标准化的通用解决方案；提高设计效率，并通过采用标准化组合模具，加快构件生产进度，降低生产成本。

[关键词]　装配式建筑　组合模具 预制叠合板  预制剪力墙　外伸钢筋 标准化拆分

2016年2月，中共中央发布了《国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出大力推广装配式建筑，建设国家级装配式建筑生产基地；力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。随后，装配式建筑迎来发展高潮。2020年9月，中国在第75届联合国大会上正式明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，同年10月，中共中央发布了《国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，提出提升城乡建设绿色低碳发展质量、实施工程建设全过程绿色建造，装配式建筑作为建筑工业化的典型代表，其绿色、低碳特性再次受到行业的关注，并开始了又一轮发展高潮。伴随着国家促进建筑行业绿色发展需要以及大力推进建筑产业现代化的大潮，采用装配式建筑技术已成为全国多地新建建筑建设政策中的基本要求。装配式混凝土建筑作为装配式建筑的重要形式，得到了迅速发展。

在装配式混凝土建筑实施过程中，预制构件设计是极其重要的一个环节。尽管随着装配式建筑技术的发展，预制构件的相关技术及标准得到不断完善及发展，已基本满足现有装配式建筑的要求，但现有的预制构件因其形式多样、规格较多，其标准化程度尚且较低，无法充分发挥建筑工业化生产的优势。随着绿色建筑、建筑工业化、成本控制等日益增加的需求，装配式建筑预制构件的标准化提升势在必行。

１．现状

随着我国经济的飞速发展，人民的生活水平不断提升，人们对建筑物的使用需求也从单一的“使用”转变为追求美观、舒适、潮流等更加多元诉求。在市场经济条件下，房地产开发企业等建设单位为迎合市场需求，也在不断推陈出新。以较为普遍的建筑住宅为例，住宅建筑户型越发多样、单元尺寸各异，且建筑层数、层高各有不同，进而导致建筑结构构件尺寸多变，相应的混凝土预制构件尺寸及配筋无法统一，为预制构件的标准化带来了极大的难度。

当前预制构件生产厂家在拿到预制构件设计图纸后，需根据特定构件定制模具再按排生产，项目完成后非通用的模具基本作废，既延长了生产时间，又造成了大量模具浪费。

２．解决方案

根据近年来对江苏省内外的一些装配式建筑项目进行统计，现有的混凝土结构预制构件主要以预制叠合板、预制楼梯、预制剪力墙为主。其中，预制楼梯的标准化已得到了较好的执行；而预制叠合板及预制剪力墙标准化率则较低，不同项目间基本无太多相通的构件。

在现有生产情况下，预制叠合板、预制剪力墙的生产均是在特定的平面模台上进行，预制构件厂在通用模台上的生产流程基本为：定制钢模、排布钢筋、预埋点位、浇筑混凝土。这一生产模式决定了预制构件的标准化生产程度与其生产使用的模具密切相关。

当建筑方案无法标准，进而无法做到预制构件标准化时，可以对预制叠合板、预制剪力墙进行标准化拆分，从而采用“少规格、多组合”的方式达到标准化的目标。对预制叠合板、预制剪力墙可采用标准化的组合模具，即长方向为固定长度通用边模、宽度方向为标准长度的标准端模来实现。具体实现方式可参考下图：

标准化组合模具示意

2.1  预制叠合板标准化拆分

通过大量实际项目，结合对近年来的一些装配式建筑楼板板宽及板长的统计，常见的混凝土装配式建筑楼板长度及宽度尺寸大概在2550mm~8200mm之间，间距以50mm为模数，各种尺寸均有出现。

实际工程目中，考虑运输条件、起吊条件等限制，一般情况下，当预制叠合板短边长度大于3000mm时需进行拆分。

预制叠合板拆分平面示意

预制叠合板的标准化拆分可采用标准板宽加300mm宽后浇板带的方式进行，实现构件宽度及现场模板的标准化，标准板宽度可参照下表：

由此，通过不同宽度标准板的组合，即可覆盖绝大部分预制叠合板拆分要求，达到预制叠合板拆分标准化的目标。

2.2   预制剪力墙标准化拆分

一般工程中，预制剪力墙的设置均采用暗柱部分现浇，暗柱之间预制的形式，当预制剪力墙宽度较长、单块构件较重时，可以采用在预制剪力墙间加设现浇后浇段的方式进行拆分，以达到生产便利、吊装方便的目的。

预制剪力墙拆分平面示意

根据预制剪力墙的一般做法，预制剪力墙的拆分可通过适当调整预制剪力墙两端的暗柱长度并结合现浇标准后浇段来实现预制构件宽度及现场模板的标准化。结合工程实践，预制剪力墙的标准墙长可以200mm为模数增加，标准墙长一般可取为800~2400@200mm。

预制剪力墙拆分时，预制剪力墙两端的现浇暗柱长度可参下图适当调整，原剪力墙暗柱配筋可以做到基本不变。

通过标准墙长的预制剪力墙与两端暗柱不同长度的组合，即可基本满足现有绝大部分混凝土剪力墙的拆分需求，从而达到预制剪力墙拆分标准化的目标。

  2.3   外伸钢筋的标准化

除了预制构件尺寸，预制构件的外伸钢筋的设置关系到模具的开孔，同意也是实现模具标准化的重要工作之一。

在现有建筑建设工程中，绝大部分预制叠合板均采用周边出筋的设计，深化设计时可对钢筋间距进行优化和归并，钢筋间距以50mm为模数，边模开槽间距可仅设置100mm、150mm、200mm三种，这样即覆盖大部分装配式建筑使用要求。

不同墙宽的预制剪力墙的竖向钢筋可统一出筋位置，剪力墙水平一般均为构造要求，设计时墙体外伸钢筋可固定为间距200mm（加密区间距100mm），配筋不同时可通过调整钢筋直径来达到标准间距的要求。

３．结论

3.1  通过预制叠合板、预制剪力墙的标准化拆分及外伸钢筋的标准化，提供了一种适用于所有建筑方案的预制构件标准化的解决方案。提高了设计人员在预制构件拆分、深化时的效率；构件厂也可通过提前采购标准化组合模具，加快构件生产进度，增加模具周转效率，进而降低生产成本。

3.2  装配式建筑的标准化工作在实际推行中可进一步引导房地产开发企业及设计单位综合考虑装配式建筑的特点，采用标准化户型、模数化设计，为预制构件的标准化提供便利条件。

3.3   总的来看，近年来我国装配式建筑呈现出良好的发展态势，并且在促进建筑产业转型升级、推动城乡建设领域绿色发展和高质量发展方面发挥了重要作用。 提高装配式混凝土建筑预制叠合板、预制剪力墙的标准化程度，不仅仅是一个点的优化升级，而是将促进装配式建筑整个面的提质增效。

参考文献

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[2] 李志豪等  标准化预制构件库体系研究与应用      绿色建筑   2018

[3] 陈俊等 装配整体式剪力墙结构预制构件标准化设计技术 2022年全国工程建筑行业施工技术交流会论文集（上册）

[4] 南京市装配式居住建筑预制构件标准化设计技术导则   2022

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[6] 钢筋桁架混凝土叠合板 苏G25-2015

[7] 装配式混凝土结构技术规程 JGJ1-2014

[8] 装配式混凝土建筑技术标准 GB/T51231-2016