“中國制造2025”是我國政府實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領，在工業(yè)化建筑和“中國制造 2025”新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下，我國建筑行業(yè)迎來新的變革和重大影響，特別是裝配式住宅，已在各地普遍實踐。設計四院近年來參與了多個裝配式住宅的設計工作，取得了廣泛的市場認可并積累了一定的設計經(jīng)驗，今天就分享一下裝配式住宅結(jié)構(gòu)設計的一些心得。
預制率和裝配率
目前除國標《裝配式建筑評價標準》中對裝配率做了統(tǒng)一規(guī)定外，上海、江蘇、北京、成都、深圳、湖南、湖北等省市也陸續(xù)出臺了針對當?shù)氐念A制率和裝配率計算細則。但在納入預制率（裝配率）計算的構(gòu)件范圍以及各類構(gòu)件預制率（裝配率）的折算比例方面都有所差別。
以上海預制率和裝配率計算細則為例，預制率是指混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型的裝配式建筑±0.000 以上主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)中預制構(gòu)件部分的材料用量占對應構(gòu)件材料總用量的比率。規(guī)范列出了兩種計算方法
計算方法一：
預制率=預制混凝土構(gòu)件體積/（預制混凝土構(gòu)件體積+現(xiàn)澆混凝土體積）
計算方法二：
預制率=∑（構(gòu)件權重×修正系數(shù)×預制構(gòu)件比例）×100%
計算時需要注意以下幾點：
1.上海地區(qū)計算范圍為室外地坪以上，以每棟單體建筑為計算單元。
2.上海地區(qū)預制構(gòu)件范圍僅包含主體結(jié)構(gòu)和外墻圍護結(jié)構(gòu)，幕墻、石材、石膏板等非混凝土預制構(gòu)件不計入預制率，內(nèi)墻填充墻不計入預制率。
3.方法一僅用于混凝土結(jié)構(gòu)，方法二可用于混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)�；炷两Y(jié)構(gòu)的裝配式住宅采用兩種方法計算均可。
裝配率是指裝配式建筑中預制構(gòu)件、建筑部品的數(shù)量（或面積）占同類構(gòu)件或部品總數(shù)量（或面積）的比率。
建筑單體裝配率 = 建筑單體預制率 + 部品裝配率 + 其他
部品裝配率 = ∑（部品權重 × 部品比例） ×100%
其中，“部品”指預制內(nèi)隔墻、單元式幕墻、集成式廚房、集成式衛(wèi)生間、集成管道井、集成排煙道。“其他”指結(jié)構(gòu)與保溫一體化、墻體與窗框一體化、集成式墻體、集成式樓板、組合成型鋼筋制品。
裝配式結(jié)構(gòu)體系選型
常見的裝配式結(jié)構(gòu)體系有全預制剪力墻承重體系、預制剪力墻外墻模板體系、預制雙面疊合剪力墻體系等。各體系的代表工藝及優(yōu)缺點如下圖所示。
裝配式結(jié)構(gòu)體系及特點
全預制剪力墻承重體系
預制剪力墻外墻模板體系
預制雙面疊合剪力墻體系
制約預制結(jié)構(gòu)體系的因素主要有兩個方面，一是建筑高度，按照現(xiàn)有規(guī)范的規(guī)定，不同結(jié)構(gòu)體系的裝配整體式房屋有最大適用高度限值。二是建筑保溫形式，常見的保溫形式有夾心保溫、內(nèi)保溫和外保溫，設計時應考慮各類保溫形式的特點及使用材料進行選擇。
裝配整體式結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度（m）
常見保溫形式及特點
各階段PC專項設計內(nèi)容及要點
方案階段：
方案階段的PC專項設計主要有以下內(nèi)容：
(1)根據(jù)各地政策和業(yè)主要求確定裝配式建筑的面積比例和預制率
(2)選擇預制結(jié)構(gòu)體系
(3)確定預制構(gòu)件類型和樓層范圍
其中，在確定預制構(gòu)件類型時，應注意剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)不宜做預制、框支結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換梁和框支柱應現(xiàn)澆、高層的電梯井筒宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。而在預制樓層的選擇上，對于房屋的地下室樓層和屋面層，宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；對于開洞過大的樓層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，應采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。
初步設計階段：
初步設計階段的PC專項設計主要有以下內(nèi)容：
(1)PC結(jié)構(gòu)設計說明
(2)預制構(gòu)件平面分布圖
(3)預制構(gòu)件立面分布圖
(4)典型墻身剖面圖和連接詳圖
(5)相關計算書——包括夾心保溫外墻面積計算和預制率計算
預制構(gòu)件平面分布圖示意
預制構(gòu)件立面分布圖示意
施工圖設計階段：
施工圖階段的PC專項設計主要有以下內(nèi)容：
（1）編寫PC結(jié)構(gòu)施工設計總說明
（2）預制構(gòu)件平面分布圖——圖紙中應區(qū)分現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及預制結(jié)構(gòu)，繪出預制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置及定位尺寸；繪出預制結(jié)構(gòu)構(gòu)件型號或編號及詳圖索引號；標注較大構(gòu)件的尺寸及重量及吊裝距離最遠的構(gòu)件
（3）預制構(gòu)件立面分布圖，應表達一整棟建筑立面上的預制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土的范圍以及預制構(gòu)件的名稱
（4）預制構(gòu)件剖面圖以表達建筑的預制構(gòu)件墻身詳圖及節(jié)點詳圖索引
（5）預制構(gòu)件公共詳圖——包括水平和豎向縫連接詳圖，夾心保溫排水管設置詳圖，預制剪力墻水平和豎向連接詳圖，預制梯段板端部連接詳圖，夾心保溫內(nèi)外頁板連接詳圖，預制墻施工用斜撐詳圖，預制外墻調(diào)標高詳圖、PC與現(xiàn)澆陰角模板施工詳圖，雙向疊合板整體式接縫構(gòu)造圖等
（6）預制構(gòu)件索引節(jié)點詳圖——包括凸窗與疊合梁的連接詳圖，PC墻的豎向和水平連接，陽臺板與疊合梁的連接詳圖,轉(zhuǎn)換層與PC構(gòu)件的連接詳圖，陽臺隔墻上下連接詳圖等
（7）PC計算書——包括預制率計算；預制夾心保溫外墻面積計算；剪力墻水平接縫計算；預制構(gòu)件正常使用階段錨固驗算；預制構(gòu)件脫模和吊裝階段計算等
預制構(gòu)件公共詳圖示意
預制構(gòu)件索引節(jié)點詳圖示意
PC深化階段：
PC深化設計階段需要提供的設計成果主要有以下內(nèi)容，相比施工圖階段的設計成果主要增加了最后5項內(nèi)容：
（1）PC結(jié)構(gòu)施工設計總說明
（2）預制構(gòu)件平面分布圖
（3）預制構(gòu)件立面分布圖
（4）墻身剖面圖
（5）標準節(jié)點詳圖
（6）索引節(jié)點詳圖
（7）現(xiàn)場埋件分布圖
（8）構(gòu)件加工圖
（9）預制構(gòu)件裝配圖
（10）金屬件加工圖
（11） PC構(gòu)件工程量統(tǒng)計清單
常用連接件形式
常見的連接件形式有FRP連接件、不銹鋼連接件和灌漿套筒等，各連接件的作用和優(yōu)缺點如下所示。
FRP連接件
不銹鋼連接件
灌漿套筒
經(jīng)濟性對比
相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅，裝配式住宅因為材料、模板、運輸、臨時支撐等成本的增加，導致其結(jié)構(gòu)造價偏高，且預制率越高造價增加越多。目前住宅常用的三種裝配式結(jié)構(gòu)體系相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)每平米增加的造價可參考下表。表中數(shù)值來自2016~2017年的多個住宅項目的統(tǒng)計，隨著裝配式住宅的普及，相信未來結(jié)構(gòu)造價將呈不斷降低的趨勢。
裝配式住宅造價增加參考表
（數(shù)據(jù)來自2016~2017年多個住宅項目統(tǒng)計）
