通过案例分析解析预制构件深化设计技术研究

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　　图3 外墙挂板分块方案1

　　从立面效果、原方案设计改动量、结构埋件预留数量、生产效率和安装效率等五个方面，对两个方案进行比较(表2)，可知方案2优于方案1。最终的优化方案得到了业主和设计方的一致认同。

　　表2 立面分格方案比较

　　本项目建筑构造设计主要包括防水、防火、保温（词条“保温”由行业大百科提供）等，由于混凝土板厚度为230mm，外挂板自身的防水、防火性能优越，关键是做好接缝防水构造、节点防火和层间防火构造，具体做法如下：

　　(1)所有接缝防水构造采用材料防水和构造防水相结合的方式，外挂板水平缝防水构造是在外挂板上下口预留启口，外挂板安装完成后外侧填塞背衬材料，并用建筑密封胶封闭(图5a)。

　　(2)挂板竖缝为“L”形接缝，具有构造防水特点，外层用填塞背衬材料并嵌固建筑密封胶封闭(图5b)。

　　(3)窗口周边做防水企口，窗框与挂板接缝用密封胶封闭，上口做滴水槽，下口做坡水设计(图5c)。

　　(4)外挂板与现浇结构之间的安装拼缝用岩棉保温板填塞，女儿墙处外挂板与现浇墙之间的安装间隙采用金属铝扣板压顶封闭，可有效解决朝天缝的防水问题(图5d)。

　　图5(d)女儿墙构造

　　(5)外挂板水平接缝处于结构梁中间，所以水平接缝防火重点是做好层间防火，在外挂板与主体结构之间预留的50mm的施工安装缝内填塞岩棉并用弹性砂浆封闭接缝外口，这样兼顾保温和防火构造。

　　(6)主体结构梁上下口均有挂板安装节点，这是防火的重点，我们采用半湿法喷涂岩棉的方式将安装节点封闭。

　　(7)此项目外围护采用内保温构造做法，符合项目自身设计要求，所有内保温采用50mm厚自熄型挤塑聚苯板（词条“挤塑聚苯板”由行业大百科提供），外挂板与主体结构的间隙采用岩棉保温填缝形成完整的保温体系。

　　1.1.4 外墙挂板连接构造设计

　　混凝土外挂板的自重较大，在考虑地震设计工况的情况下，每块外挂板设两个牛腿支撑点，外挂板竖向荷载可通过结构挑出钢牛腿将自重传递给主体结构。水平荷载主要考虑外挂板自身重心偏移造成的水平力、水平地震效应和风荷载效应值的组合，每块外挂板设置了4个用于水平限位的拉压节点，用以承受平面外的荷载作用。当外挂板承受外力时节点能够自由滑动，较好地满足了挂板在温度或地震作用下产生的变位要求。经过设计优化和论证，得到外挂板节点连接构造设计(图6)。

　　图6 连接构造详图

　　由于该项目建筑平面尺寸较大墙板的水平向和竖向均采用企口接缝。外挂板的安装顺序非常关键，设计阶段应考虑挂板安装顺序，竖向要求从低到高逐层安装，水平向应从四个角点向中间安装，经过反复研究和优化，制订平面安装动线(图7)。

　　1.2 中建技术中心试验楼改扩建工程

　　本项目位于北京市顺义区林河开发区，建筑高度为35.3m，地上7层、地下1层，首层层高5.1m，二层层高3.9m，三层层高5.7m，四至七层层高4.5m。建筑平面为矩形布置，轴网间距10m，主体结构为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，外墙采用预制清水混凝土挂板系统(图8)。

　　1.2.1 建筑外墙方案比对

　　该项目建筑方案的外饰面效果初期考虑石材和清水混凝土两种风格，经过调研和方案比较，业主最终确认采用清水混凝土为实施方案。

　　1.2.2 外墙挂板分块方案优化

　　建筑师确定的标准挂板尺寸为3 . 7m长、1.6m高。深化设计时发现立面分格线与主体结构的轴线、标高没有对应关系，这就使预制外墙挂板与主体结构的连接比较复杂，龙骨体系的布置与主体结构发生冲突。由于挂板型号与节点类型很多，给生产和安装带来诸多不便，造价较高。为此，我们做了分块方案优化。水平方向调整分格方案，让板缝分割线和轴线建立定位关系，适当调整挂板的宽度尺寸;标高方向增设竖向龙骨，预制外墙挂板与钢龙骨或混凝土结构梁连接。调整后的立面细部如图9所示，较好地满足了建筑设计要求。

　　1.2.3 外墙挂板连接构造设计

　　参考《金属与石材幕墙工程技术规范》的设计方法进行预制混凝土挂板的龙骨系统设计，主龙骨受力以拉弯杆件（词条“杆件”由行业大百科提供）设计，上下节点均按铰接连接设计，下端节点做成上下可滑移节点构造。挂板与龙骨、龙骨与主体结构的连接构造详见图10，11。

　　图11 龙骨与主体结构连接构造做法

　　2 三维协同设计技术在预制建筑构件深化设计中的应用

　　2.1鄂尔多斯市体育中心体育场

　　本项目位于内蒙古自治区鄂尔多斯市，主体采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，看台坐席数6万座，分低区、高区看台，所有看台采用清水混凝土预制看台系统(图12)。

　　2.1.1 项目背景

　　此项目工期短、难度大，从设计、施工到构件加工、现场装配都有难度，再加上设计院前期提供的图纸不是很完善，只有体育场整体模型(图13)，尤其是二层看台现浇阶梯梁平面布置复杂，平面投影呈折线形，设计院结构专业没有定位图，提供的计算模型导出图(图14)可以作为参考，但不能作为指导深化设计的依据，所以此现浇阶梯型折线梁的空间定位设计是项目进展的关键节点。如此，导致预制看台的平面分块无法确定，与之相关联的工作不能往前推进，给深化设计带来很大阻碍。

　　2.1.2 结构模型校核

　　现浇阶梯型折线梁空间定位设计最好的解决方案是采用三维协同设计，通过建立三维模型复核结构尺寸，准确定位折线梁的空间位置，之后请设计院的设计师复核确认，作为今后设计、施工的重要依据。此步工作的重要性在于能够推动整个项目的进展，减轻深化设计的经济成本和工期压力。

　　在深化设计前，我院分别建立现浇主体结构模型和预制看台模型，将两个建好的模型进行组合套图，查找预制看台系统和现浇主体结构有无相碰或不交圈的部位，该方法对于出入口等空间结构复杂的位置检查非常必要(图15~20)。

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