某医院病房楼装配式结构设计

洪亮

摘要：随着国家及地方装配式建筑相关政策的推动，装配式建筑已经逐渐从概念变为现实。某医院病房楼采用装配式建筑技术，通过采用预制混凝土夹心保温外挂墙板、桁架钢筋混凝土叠合板、预制楼梯三种预制构件，使装配式建筑单体预制率达到20.6%，是本市第一个采用装配式的公建项目，希望能给类似的设计提供借鉴。

关键词：装配式建筑，单体预制率，预制混凝土夹心保温外墙挂板，桁架钢筋混凝土叠合板

一、项目概况

本工程为医院病房楼，采用框架剪力墙结构体系。地下建筑面积为1085m²，地上建筑面积1.19 万m²，地下1层，地上10层，其中半地下1层，建筑主要屋面总高度为38.3m。地下室建筑功能为设备用房，一层至四层建筑功能为门诊楼，包括放射科、血液透析、手术室等，五层至十层主要建筑功能为病房。一层至四层层高分别为4.2m、4m、4.0m、4.5m，五层至十层层高为3.6m。

本工程建筑抗震设防类别为重点设防类，即乙类，地基基础设计等级为乙级。本工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为 0.05g，根据《中震防发2009（49）关于学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求确定原则的通知》设计基本地震加速度值提高0.05g，即本工程设计基本地震加速度值采用0.10g。设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅰ1类，框架、剪力墙抗震等级为二级，框架、剪力墙抗震构造措施等级为三级。基本风压取50年一遇，为0.65KPa，地面粗糙度为A类，基本雪压为0.40KPa。

基础采用柱下钢筋混凝土独立基础、墙下采用条形基础加构造防水底板，基础持力层为中风化石英岩，基础、构造底板、地下室外墙采用C35防水混凝土，抗渗等级为P6。

项目开始设计时间为2016年7月，完成设计时间为2016年10月，2017年4月开工，2018年6月主体结构及非承重围护墙、内隔墙施工完成。

二、装配式设计

根据当地政府对建筑产业现代化项目建设的要求，政府投资新建的建设项目（学校、医院、博物馆、保障房等）须采用装配式建筑技术，且装配式建筑单体预制率不低于20%。本工程为政府投资的新建项目，因此采用装配式建筑技术，且装配式建筑单体预制率不低于20%。

为满足单体预制率20%的要求，结合项目实际情况同时考虑项目进度、构件标准化、成本、运输安装等各项因素，最终决定对室外地坪以上的2～9层南侧和北侧部分非承重围护墙，采用预制混凝土夹心保温外墙挂板，5～9层楼板采用桁架钢筋预制混凝土叠合板，3～10层标准层楼梯1、2梯段板采用预制楼梯，预制构件生产简单，标准化程度高，成本较低，且现场施工较方便。

本工程非承重围护墙采用预制混凝土夹心保温外挂墙板，预制墙板的混凝土强度等级为C30，内叶墙板的厚度为150mm，采用双层双向配筋，钢筋直径为6mm，间距为200mm。外叶墙板的厚度为60mm，采用直径为5mm的冷轧带肋钢筋，间距为150mm，单层双向配筋。夹心保温层采用B1级挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS），厚度为70mm和120mm。夹心保温外挂墙板的拉结件采用符合国家现行标准的FRP（纤维增强复合材料）连接件。防水密封胶采用耐候性密封胶。外墙板接缝处密封胶的背衬材料选用聚乙烯塑料棒，其直径为1.5倍缝宽。外挂墙板与主体结构采用点支承连接，每块墙板连接点为4个，承重连接点为2个。外挂墙板的拆分结合建筑功能和建筑立面效果，充分考虑了预制构件的制作、运输、施工安装等条件。

楼板采用最常用的桁架钢筋混凝土叠合板，预制部分与现浇部分混凝土强度等级均为C30，钢筋保护层厚度为15mm，叠合板总厚度为130mm，其中预制底板厚度为60mm，考虑设备管线预埋、钢筋铺设、施工误差等因素，后浇混凝土叠合层厚度为70mm。叠合楼板之间连接根据预制板接缝构造、支座构造可分为两种，一是无拼缝、密缝拼缝、后浇小拼缝的单向受力板，二是无拼缝、后浇整体式拼缝的双向受力板。本工程是近年来本市的第一个装配式公建类项目，考虑构件生产、运输吊装、施工安装简单、方便，且本项目房间内设有吊顶，因此采用单向板密拼分离式接缝。叠合板端支座处，预制板内的外伸钢筋锚入支承梁或墙的后浇混凝土中，锚固长度不小于5d，且伸至支座中心线，为保证连接接缝处的混凝土保护层厚度和减轻拼缝处产生的裂缝，预制底板的上边缘设置20mmX20mm倒角，下边缘设置10mmX10mm倒角。钢筋桁架采用A80规格，桁架钢筋沿主要受力方向布置，桁架钢筋距板边不大于300mm，桁架钢筋间距不大于600mm。

预制楼梯采用预制混凝土板式楼梯，混凝土强度等级为C30，钢筋保护层厚度为20mm，预制楼梯梯板厚度为130mm～160mm。预制梯板支座处为销键连接，上端支承处设置固定铰支座，下端支承处设置滑动铰支座。预制楼梯在吊装、运输及安装过程中，受力状况比较负杂，板面钢筋通长配置。楼梯板侧边与框架梁和建筑内隔墙间预留缝隙20mm，预制楼梯安装完成后采用胶粉聚苯颗粒砂浆封堵。

三、单体预制率计算

根据《工业化建筑评价标准》（GB/T51129-2015）中的规定，预制率为工业化建筑室外地坪以上的主体结构和围护结构中，预制构件部分的混凝土用量占對应部分混凝土总用量的体积比。本工程预制构件部分的混凝土用量包括预制混凝土夹心保温外挂墙板、桁架钢筋混凝土叠合板和预制楼梯的混凝土用量。

围护结构的预制混凝土体积：2～9层南侧和北侧局部非承重围护墙采用预制混凝土夹心保温外挂墙板，预制墙板的面积为1880.6m²，外叶墙板60mm厚，内叶墙板150mm厚，预制部分的混凝土体积为1880.6X0.21=395m³，主体结构的预制混凝土体积： 5～9层顶楼板局部采用叠合楼板，每层预制楼板的面积为606.7m²，预制楼板厚度为60mm，预制部分的混凝土体积为606.7X0.06X5=182m³，预制楼梯1的混凝土体积为21m3，预制楼梯2的混凝土体积为21.5m³，预制构件部分的混凝土用量为395+182+21+21.5=619.5m³。现浇部分的混凝土体积为2387.8m³，混凝土总体积为2387.8+619.5=3007.3m³，单体预制率=（预制构件部分的混凝土体积）/（预制部分混凝土体积+现浇部分混凝土体积）=619.5/（619.5+2387.8）X100%=20.6%>20%，本工程的单体预制率满足政府对装配式建筑的建设要求。

四、结语

本工程结合当地装配式建筑发展现状、建筑物的特点和当地政府对装配式建筑的建设要求，并未选择主体结构竖向构件框架柱、剪力墙进行预制，而是选择了构件生产简单、施工方便的外挂墙板、叠合楼板和预制楼梯，满足了单体预制率的要求。随着装配式建筑的快速发展，装配式建筑的技术体系不断成熟完善，从而促进建筑质量和建筑品质的提升、提高效率，实现节能减排环保的目的。

参考文献：

[1]装配式混凝土结构技术规程：JGJ1-2014，北京：中国建筑工业出版社，2014

[2]工业化建筑评价标准：GB/T51129-2015，北京：中国建筑工业出版社，2015

[3]桁架钢筋混凝土叠合板（60mm厚底板）图集号15G366-1，中国计划出版社，2015

[4]装配式混凝土结构设计规程：DB21/T2572-2016，沈阳，2016