设计者在设计工业化建筑时, 会从结构安全性、建筑美观性及使用功能方面考虑工业化建筑的构件设计, 但不会或很少考虑构件在施工方面的需求。施工深化设计就是为了便于施工, 满足预制构件在生产、吊装、安装等方面需求所做的一项辅助设计工作。

深化设计的目的是为了实现设计者的最终意图, 让设计方案具有更好的可实施性。

从业主、设计者的最初角度出发, 以原结构设计为基础, 添加构件生产单位、施工单位等参建各方的不同需求, 经原设计单位复核认可, 最终形成深化设计图纸。施工深化设计是一个反复复核的过程, 构件生产单位和施工单位的每项需求, 均须经设计单位各专业协同复核, 每个预留预埋均需考虑对结构安全的影响, 避免与结构钢筋、水电埋管等产生碰撞, 再由施工单位、构件生产单位重新对预留预埋位置进行调整, 再复核, 不断循环, 直到确保满足结构安全及施工使用要求。

住总万科昌平区回龙观019项目工业化住宅目前为北京市最高的全装配式剪力墙结构住宅楼, 应用了预制外墙、预制内墙、预制叠合板、预制楼梯、预制楼梯隔墙、预制分户墙、预制女儿墙、预制阳台、预制PCF板等9类预制构件。

本工程主要针对上述9类构件, 从预埋预留、配件工具、水电配合及施工措施角度出发, 对构件进行深化设计。

预制叠合板厚度仅为60mm, 单独埋设吊环, 锚固长度长, 且相对容易出现吊环脱出的情况。分析研究考虑利用叠合板桁架筋节点代替原专用预埋吊环, 复核吊点位置受力, 完全满足吊装要求, 如图1所示。

2种吊环设置方式比较来看, 后一种方式不仅减少了预埋工序和吊环材料成本, 还极好地避免了吊环脱出造成的破坏。

为避免吊装时发生错误对构件造成损坏, 吊点处涂刷红漆标注。

依据图纸所示烟风道及其他管线位置, 在相应叠合板预留烟风道洞口和管线洞口 (见图2) 。洞口尺寸略大于烟风道和管线的外轮廓尺寸, 提前设计调整叠合板内钢筋排布, 并在洞口处做相应的加强措施, 保证构件强度, 避免后期安装烟风道或其他管线相互碰撞产生的破坏。

依据建筑图纸以及精装图纸精准埋设顶板灯盒, 减少现场顶板线盒预留工作。

全装配式剪力墙结构外窗一般不设计副框, 外窗主框直接固定在构件预留木砖上, 构件深化设计中应按设计要求及国家相应规范要求确定木砖位置, 在构件生产过程中进行精准埋设 (见图3) 。

预制墙体内的预埋电盒、管线、新风洞口、水槽、管线槽、强电电箱、弱电电箱等, 涉及水暖、电气、通风、设备等多个专业, 在构件深化设计过程中需要多个专业的参建各方共同讨论确定方案, 避免与结构钢筋或专业相互之间发生冲突 (见图4) 。

装配式住宅施工中, 各种吊装工具、连接件、固定件及辅助工具很多, 合理设计优化工具可大大提升装配式施工的速度及质量 (见图5) 。

钢筋位置准确不仅关系到墙体安装的速度和位置精度, 还关系到后续注浆工序的施工质量。为保证灌浆连接钢筋位置的准确性, 使用钢筋定位钢板控制钢筋位置, 如图6所示。

预制叠合板之间存在50~300mm空隙, 采用现浇, 该空隙简称为现浇板带。现浇板带模板使用铝合金模板, 模板固定使用自制吊杆“吊模”的固定方式代替原单独支撑体系, 轻便、操作简单、成活效果好, 使施工组织更加灵活, 如图7所示。

预制叠合板与预制墙体上下存在50mm高差, 该部位的模板使用圈边龙骨。圈边龙骨一般使用木方或者铝合金型材制作, 圈边龙骨使用自行研究制造的“圈边龙骨托架”进行固定。自主研发的圈边龙骨专用支架代替原有木质支架, 施工便捷、操作简单, 且周转率高, 如图8所示。

本工程采用附着式升降脚手架, 脚手架的连墙支座需在预制外墙预留直径为50mm的孔洞, 2号住宅楼每层预制外墙需要预留此孔洞31组。在预留孔洞深化设计过程中, 需要与设计、深化设计、脚手架厂家共同协商, 需要考虑预制外墙结构墙部分受力问题、预制外墙保温保护层的受力破坏问题、预留孔洞与墙体内钢筋或其他专业预留预埋冲突问题。

如在深化设计中, 若连墙支座预留洞孔与电盒冲突, 需要联合设计院的电气专业设计、结构专业设计、建筑专业设计, 联合预制构件深化设计、脚手架厂家技术人员共同商讨, 分析各种影响因素, 权衡改动电盒位置或改动连墙支座位置的利弊, 最终确定改动方案。

本工程预制叠合板与预制墙体上下存在50mm高差, 该部位的模板使用圈边龙骨。圈边龙骨一般使用木方或者铝合金型材制作, 圈边龙骨使用自行研究制造的“圈边龙骨托架”进行固定。“圈边龙骨托架”通过穿墙螺栓与预制墙体或现浇墙体固定。

现浇墙体可以利用穿墙螺栓孔, 预制墙体需要设计专门的孔洞用于固定“圈边龙骨托架”。

预制墙体之间现浇部位的模板使用对拉螺栓与墙体另一侧模板或背楞对拉固定, 根据厂家的模板施工方案, 确定模板对拉螺栓孔洞的位置及直径后, 对预制构件的图纸进行深化, 在构件厂进行预留工作。

预制墙体的临时固定均依靠“墙体斜支撑”, 预制墙体上墙体斜支撑的固定位置需要预埋固定套筒, 预制叠合板也同时预埋墙体斜支撑固定套筒。套筒内径20mm, 由斜支撑专业厂家将斜支撑平面位置图提供给设计院设计、深化设计进行复核, 避免与其他预留预埋相互冲突。

根据以往工程经验, 叠合板板带浇筑时, 由于模板无法与叠合板板底接触严密, 常出现漏浆现象。为解决此问题, 在预制叠合板板边设计50mm宽、5mm深内凹企口, 模板板面压在企口之内, 与企口阴角相交, 基本避免了现浇板带漏浆问题;即使漏浆, 浆料也只在企口内堆积, 不影响表面观感质量 (见图9) 。

为解决预制内外墙体与现浇节点或现浇内墙接槎处出现漏浆现象, 在预制墙体边缘设计30mm宽、8mm深的内凹型企口, 模板板面压在企口之内, 与企口阴角相交, 基本避免了现浇板带漏浆的问题;即使漏浆, 浆料也只在企口内堆积, 不影响表面观感质量。

本工程有门洞口的预制墙体, 为防止墙体在吊装、安装过程中变形, 加装钢梁进行固定 (见图10) 。

预制墙体生产时在门洞口两侧预埋套筒, 在预制墙体吊装前利用预埋套筒固定临时钢梁, 防止预制墙体变形。

全装配剪力墙结构需要大量的深化设计工作, 包含各专业的预留预埋设计、各种施工措施的预留预埋设计, 需要花大量的时间以及精力。也只有将深化设计做到极致, 做到万无一失, 才能使后期的施工变得井然有序、才能有条件提高施工效率、提高施工质量。