基于标准化设计的中学教学楼装配式结构技术体系经济性分析.pdf
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1、37城市与建筑City&Architecture2023NO.06收稿日期:2022-06-13作者简介:孔德坤(1983),男,安徽亳州人,硕士研究生,高级工程师,一级注册结构工程师,主要从事结构设计工作;李浔(1990),男,四川蓬溪人,本科,工程师,主要从事结构设计工作;胡成(1991),男,重庆梁平人,本科,工程师,主要从事结构设计工作。EconomicAnalysisofPrefabricatedStructureTechnologySystemofMiddleSchoolBuildingsBasedonStandardizedDesignKongDekun,LiXun,HuChen
2、gAbstract:Amiddleschoolteachingbuildingadoptstheprefabricatedstandardizeddesign.Inthispaper,threedifferentcombinationsofprefabricatedstructuresonlycompositefloorslabs(withprefabricatedstaircases,thesamebelow),acombinationofcompositefloorslabsandprefabricatedcompositebeams,andacombinationofcompositef
3、loorslabs,prefabricatedcompositebeamsandprefabricatedcolumnsarecomprehensivelycomparedincivilengineeringcostandconstructionperiod.Theprecastrateofcompositefloorslabsis90.07%,andthatofprefabricatedcompositebeamandcolumnis76.94%and83.33%,respectively.Intheactualengineeringprojectdesign,theresultsofthe
4、comparativeanalysiscanbeusedasareferencefordesignerstochoosedifferentcombinationschemessoastocontrolthecostfromthedesignlevel.Keywords:prefabricatedstandardizeddesign;prefabricatedcombination;prefabricatedconstruction;economiccontrast;constructionsimulation0 引言近年来我国高度重视装配式建筑的发展,并积极探索发展装配式建筑1。2016年2月
5、印发的中共中央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中提出,要大力推广装配式建筑,同时加快建设国家级装配式建筑生产基地,力争到 2026 年使装配式建筑达到新建建筑比例的 30%。对于中学教学楼而言,其重复性较高的空间如普通教室、办公室、卫生间、楼梯间等以及布局的模数化、规则性等特点,均适合采用标准化设计方法。以教学楼功能单元为基本模块,对平面模块开展标准化设计,建立标准化的功能模块集,实现功能模块的系列化和多样化。伴随着装配式建筑及标准化设计应用的逐步推广,装配式建筑成为许多学校首选的建造方式。此外学校的新建或改扩建建筑大都考虑在学生寒暑假的时候进行大规模施工,这就要求施工周期尽
6、可能短,而且装配式建筑的生产工厂化、施工装配化特征能提高施工质量并增加结构安全性,也具备低能耗、低排放的绿色建筑特性,这也是装配式建筑受到青睐的几大因素。同时从经济可行的角度出发,还需要装配式构件的组合尽量经济,本文针对三种不同的装配式结构组合进行了经济性对比和施工模拟分析,该对比分析的结果可供设计人员在选用不同的装配式结构组合方案时进行参考。1 中学教学楼设计1.1建筑标准化布置中学教学楼采用外廊式设计,整体采用一字型布置,楼梯间布置在单体两端,中间为 3 间普通教室及 1 间办公室,建筑单体长 57.2m,宽12.0m,地上五层,层高均为 3.9m,建筑高度 19.5m,无地下室。建筑布置
7、考虑了结构构件布置及可实施性等要求,采用大开间大进深,采用标准化房间布置2(图 1)。图 1 教学楼标准层平面布置doi:10.3969/j.issn.1671-9107.2023.06.37引文检索:孔德坤,李浔,胡成.基于标准化设计的中学教学楼装配式结构技术体系经济性分析 J.重庆建筑,2023(6):37-41.基于标准化设计的中学教学楼装配式结构技术体系经济性分析孔德坤,李浔,胡成(中机中联工程有限公司,重庆400039)摘 要:某中学教学楼采用装配式标准化进行设计,对三种不同的装配式结构组合仅叠合楼板(含预制楼梯,下同),叠合楼板和预制叠合梁组合,叠合楼板、预制叠合梁和预制柱组合,进
8、行土建成本和施工工期的综合对比,其中叠合楼板预制率 90.07%,预制叠合梁预制率 76.94%,预制柱预制率 83.33%。在实际工程项目设计时,该对比分析的结果可供设计人员在选用不同的装配式结构组合方案时进行参考,从设计层面上对成本进行把控。关键词:装配式标准化设计;装配式组合;预制构造;经济性对比;施工模拟中图分类号:TU973 文献标识码:A 文章编号:1671-9107(2023)06-0037-05Chongqing Architecture38第 22 卷 总第 236 期该建筑应用了模数化、标准化、少规格、多组合的装配式建筑设计理论,尺寸基本以 3m 为模数,层高 3.9m,柱
9、距主要为8.1m9.1m,标准化房间模块(图 2、图 3)可自由组合,可满足不同场地需求。1.2装配式结构设计1.2.1结构主要设计信息结构形式采用装配整体式框架结构,抗震设防类别为乙类,抗震设防烈度 7 度(0.1g),设计地震分组为第一组,建筑场地类别为类,特征周期 Tg 为 0.35s,抗震等级为三级。结构主要使用材料,柱:C30C35,梁板(预制和现浇层):C30,钢筋:HRB400。1.2.2结构平面布置原则遵循模数协调及少规格、多组合的原则,实现预制构件生产、运输、安装的提质增效。装配式混凝土框架的预制构件类型主要有预制柱、叠合梁、叠合楼板(或全预制板)、预制楼梯,考虑各构件特点、
10、生产安装效率,可按照以下原则进行构件布置:(1)框架柱与梁按轴线居中布置,边梁不宜布置为与柱外皮平齐,宜退进,可为预制构件的标准化提供基础,同时构件的钢筋排布简单,较易实现钢筋避让。如若存在与隔墙错开的情况则考虑对梁进行加宽处理。边梁位置如果与柱面平齐,梁纵筋需要为柱角筋考虑避让弯折,所以均统一布置逻辑,框架梁与框架柱按轴线居中布置。(2)次梁的布置需从经济性的角度考虑布置方向,通常布置次梁以减小楼板跨度,进而减小楼板厚度,减轻预制构件重量的同时也降低了成本。(3)标准化的构件尺寸需结合生产、运输、安装条件确定,同时尽可能统一,减少构件种类3。标准化的构件布置带来了预制构件及连接节点的标准化,
11、对设计、生产及安装均有重要意义。同时,构件尺寸与生产、运输、安装条件相适应也是值得注意的问题。表 1 预制构件种类构件柱梁叠合板截面(mm)600600300700,30080060(预制层)+70(叠合层)构件规格数175预制构件个数20195784预制率(%)83.3390.0779.941.2.3预制构件主要构造节点4-5(1)板支座及接缝连接双向板及单向板端支座为受力支座,均采用预制板内的纵向受力钢筋从板端伸出并锚入支承梁或墙的后浇混凝土的方式。单向叠合板板侧支座为非受力支座,采用板底分布筋不伸入支座方式,板侧接缝采用密拼接缝方式,在紧邻预制板板顶面的后浇混凝土层中设置附加钢筋,板底钢
12、筋不伸出板边,方便预制构件的制作、运输及安装。双向叠合板板侧接缝采用后浇带形式,后浇带宽度400mm,后浇带两侧板底纵向受力钢筋可在后浇带中焊接、搭接连接、弯折锚固。注:YB 为预制叠合板图 4 结构叠合楼板标准化平面布置注:YL 为预制叠合梁,YZ 为预制柱图 5 结构叠合梁及预制柱标准化平面布置 图 2 教室标准模块单元 图 3 办公室标准模块单元39城市与建筑City&Architecture2023NO.06(2)梁柱主要连接节点及方式预制梁、柱构件之间通过现浇节点连接在一起,有效保证了建筑物的整体性、抗震性,以达到等同现浇的设计理念。梁内纵筋在后浇梁柱节点区搭接或锚固,施工时,先定位
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