现阶段我国正在大力推广装配式建筑，其具有环保、节能、节材等特点，能减少建筑业劳动力的投入，缩短建筑总工期。2017年末，海南省人民政府办公厅发布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》。意见指出，从2018年起，政府投资的公共建筑项目，具备条件的全部采用装配式方式建造；到2022年，具备条件的新建建筑原则上全部采用装配式方式进行建造。同时，海南省装配式建筑发展规划也明确，海南省将发展以装配式混凝土结构为主，装配式钢结构、木结构为辅的房屋建筑。但由于装配式建筑深化设计与传统现浇结构设计有较大的差异，无论在初步设计阶段还是在后期施工图设计阶段，装配式建筑设计需要更多地考虑项目全过程的各种因素，包括设计、生产、施工、运维4个阶段的内容，内容比传统建筑设计要求更为精细。
据此，本文以海建集团的装配整体式混凝土剪力墙结构建筑项目为实际研究对象，对海南地区装配式混凝土结构建筑的深化设计阶段的各个因素进行分析，为推广装配式建筑总结经验。
1 海南地区装配式剪力墙结构建筑都特点
海南岛地处热带北缘，属热带季风气候，高温多雨，辐射热量大，建筑能耗量大。海南地区抗震烈度分布不均匀，琼北地区抗震烈度为8度以上，三亚地区抗震烈度为6度，东部地区及西部地区抗震烈度为7度，且在全岛东南部地区，风荷载取值为0.85kN/m2。因此，海南地区的建筑对建筑节能、结构安全等均有较高的要求。装配整体式剪力墙结构建筑有以下特点。
1.1 结构性能好
在高抗震烈度地区，为满足抗震要求，需在结构计算时使用高标号混凝土，同时配合高等级、高性能钢筋使用。由于建筑上要求大飘窗，需在结构上设置尺寸较大的连梁，以增强其结构整体性，同时由于其内力较大，在计算时需做内力折减。装配式建筑的外围护墙往往采用混凝土围护墙，一般按照构造进行配筋，并在交接处设置XPS板减弱结构刚度。
1.2 工业化生产程度高
装配整体式剪力墙结构具有工业化程度高（如图1所示），墙体厚度一般为200～300mm，且除了异形构件外，构件侧面不出筋，可满足构件在自动生产线上流转，并在运输阶段可实现组合运输。同时由于墙体配筋可调成统一规格、统一间距，使得墙体钢筋可实现规模化自动生产。
1.3 现场装配便捷
装配式建筑在深化设计阶段时已考虑好施工因素，包括运输、吊装、固定、成品保护等问题。在现场施工时，需要在墙板低层座浆，利用斜支撑固定墙板，对灌浆套筒灌注高强度灌浆料。且装配整体式剪力墙结构的房间空间完整，几乎无梁柱外露，可采用剪力墙墙身整体预制，边缘构件采用现浇形式，构件之间应采用湿式连接。
图1 标准层预制部位
2 装配式建筑设计要素
装配式建筑与传统建筑一样，都是一个巨大的系统集成产品，但其集成的地点、方式不同。传统建筑将大部分的材料运往项目上，在空旷的地面空间中集成，而装配式建筑大部分的材料则在工厂内系统、规模化地生产，送到项目上拼装连接。因此，装配式建筑需要提前将生产、施工各个环节的因素提取到设计阶段进行考虑，并且每个因素需按实际实施步骤进行，设计过程中忽略了其中一项内容或者内容出现差错，都直接影响项目的效益。本文就海南地区装配式剪力墙结构建筑的设计要素简析如下。
2.1 设计要素
2.1.1 建筑
（1）适用高度。在建筑设计阶段，要确定装配式结构最大适用高度是否适合项目的实际情况。一般在海南地区，装配整体式剪力墙结构建筑的最大高度为60～130m，具体根据不同地区的抗震设防而定。如海口抗震设防为8度0.3g加速度，一般装配整体式剪力墙结构高度不超过60m。
（2）装配率要求。在项目启动前期，往往业主会根据项目的应用情况确定装配率的大小。目前我国的装配式建筑项目要申报示范或奖项，一般要求装配率达50%以上。设计院需根据业主的装配率要求，制定预制构件种类的方案。如仅预制水平构件，一般装配率为15%～20%；预制水平构件+竖向构件，一般装配率为35%～60%，预制水平构件+竖向构件+集成部品应用，其装配率则更高，可达到60%以上。
（3）建筑方案调整。在确定高度、装配率等指标后，可着手对建筑方案进行调整。目前我国大部分项目并为真正做到装配式建筑要求，项目的构件种类众多。所以，在方案阶段必须对建筑的开间、进深进行调整统一，建筑外立面、窗洞口、飘窗、空调板等均需统一调整。以海建集团某项目为例，一般墙板为小于10个种类，叠合板控制在30个种类以内为宜。
（4）干式作业全装修。按照《装配式建筑评价标准》GB51129-2017的规定，干式作业全装修对提升装配式建筑等级有很大的帮助，总分值达30，且全装修为装配式建筑评价的入门门槛。同时现在国内干式全装修、集成部品的做法尚未形成标准，大部分的设计院及材料厂家做法均不一致，如上海部分地区的材料厂家在集成卫生间时，仅需要降板250mm。这些干法施工的不同对结构影响情况也不尽相同，因此项目在方案阶段应确定是否为干式作业全装修，有利于建筑的深化设计，避免了重复修改的可能。
（5）建筑节能。建筑节能是南北差异较大的一个内容，在我国北方基本全部采用外墙外保温做法，预制外墙构件则采用带保温板的三明治墙体。海南地区属于冬暖夏热地区，传统建筑也是采用外墙外保温做法，即在外墙外侧批抹保温砂浆。此举对装配式建筑并不适宜，装配式建筑外墙一般不做抹灰，如深圳地区采用的是外墙内保温做法，在外墙内侧粘贴保温板，缺点是占用了内部空间，该方法也适用于海南。还有一种做法是加厚墙体做法，即两层外墙（如图2所示），外墙墙体加厚，设置一个外页墙，但缺点是造价高。所以，目前海南地区的装配式建筑节能技术并不成熟，仍需开发新的节能技术。
图2 预制外墙板示意图
2.1.2 结构
（1）预制外墙的做法。装配式建筑外墙的厚度主要取决于剪力墙结构实际大小，同时结合考虑建筑节能、施工的因素，可有多种做法。双层墙为其中都一种，在外墙外侧增加一个外墙墙，通过外页墙往上部及左右两侧外伸，安装完成后使建筑外围形成模板，减少模板使用面积，但通过实践证明，增加外页墙，同时也增大了结构荷载，使得工程项目的用钢及其他费用增加3%～5%左右，增加了成本。
（2）非承重外墙的做法。非承重外墙要预制，须将原来的加气块改为混凝土材料，在墙体内侧设置XPS板，进行减重，并在墙体左右两侧设置XPS板。需要注意的是，在结构建模时需将原模型该位置的荷载做调整。
（3）连梁的做法。在海南地区，由于结构计算的需要，结构模型的连梁在某些部位要设置成为大型连梁，超出上层地面标高600mm左右，但大连梁无法分上下两层进行预制。因此，需调整大连梁，将其一分为二，调整为双连梁，分上下层布置，既保证了结构计算能通过，也使得连梁能预制进上层墙板内。
（4）叠合板的做法。按《装配式建筑混凝土结构技术标准》GB/T51231-2016的规定，叠合板最小厚度为60mm，后浇层最小厚度为70mm。拆分时需注意原楼板的受力情况，根据受力不同，可分为单向板、双向板，两者都沿受力方向出筋。
2.1.3 深化设计
（1）构件连接方式。装配式建筑构件不同，连接方式也不同。竖向承重构件需采用半灌浆套筒进行钢筋连接。竖向非承重构件则不用连接的，采用底部座浆的方式，对预制墙体底部空腔进行密封。而对于水平构件，一般采用湿式连接，用后浇混凝土将构件与现浇部分连接。
（2）外墙防水。墙体防水多年来都是建筑的一大关键要点。墙体防水不好，很可能会延伸出一系列的问题。海南地区雨期较多，因此对建筑外墙防水也要提更高的要求。防水节点的通常做法为“密封胶+PE棒+空腔+3mm自黏性防水胶带”防水做法，防水效果较好，但对墙体的厚度有一定要求，一般大于230mm。由于本文研究的项目里墙体厚度仅为200mm，为保证钢筋保护层厚度，无法参考三道防水做法。因此，参考“丁基钢板止水带”节点的做法，将墙体内外缝完全错开，防水节点做法采用“U”字型节点（如图3所示），利用混凝土的和易性，在其浇筑时节点内全部填充混凝土，使新旧混凝土面紧密结合，达到防水的目的。
图3 预制外墙板示意图
2.2 生产要素
预制工厂的模台尺寸一般为4m×9m，养护窑的入口高度为0.35m，养护窑一般能堆放40个左右的模台，因此对部分剪力墙构件尺寸大小有了明确的约束。在构件生产自动流水线一般设置翻板机，可侧翻80°后用桁车吊装构件脱模，方便构件脱离模台起吊。对于异形构件或大型构件则需采用固定模台生产，在拆除侧模后直接使用桁车进行脱模。拆除侧模时，需保证混凝土强度需达1.2MPa；脱模时，混凝土构件强度需达到混凝土设计强度75%。
2.3 施工要素
影响施工过程的吊装因素较多，塔吊为吊装构件主要机械，因此在布置塔吊时需要考虑最重的构件及最远端质量较大的构件。但由于在海南租赁市场大型的塔吊机械少，一般要优先考虑租赁塔吊的吊装能力，采取倒推的方式才能确定实际吊载的重量，从而对构件尺寸质量大小进行调整。装配式建筑配合铝模使用，能使建筑达到免抹灰的效果，在深化设计过程中需要定好铝模方案，确定铝模固定孔或固定埋件。
3 结语
通过对某装配式建筑项目进行总结分析，可总结出海南省装配整体式剪力墙结构建筑的设计要点，从建筑设计到结构设计到深化设计的3个阶段都是相互影响、相互制约的。没有好的后期生产策划及施工策划，完美的设计也无法建成完美的建筑；有了优秀的生产、施工策划，没有全面考虑的设计，也无法完成理想中的建筑。在此，本文通过梳理装配式建筑各阶段的设计要点，总结了装配式建筑的设计及深化设计做法，能较好地用于装配式建筑设计，推动装配式建筑在海南的发展。
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收稿日期：2018-04-17
作者简介：陈康健（1989-），男，广东湛江人，海南省建筑产业化股份有限公司设计技术部部长助理，助理工程师，研究方向：建筑工程、工程管理。
