来源：绿色建筑杂志
摘要：
以上海市某多高层住宅项目为例，通过理论、试验、建立模型、数据分析、工程造价对比等研究方法，解读了装配式建筑政策。对各类装配式建筑外墙体系进行了对比分析，对多种夹心保温体系进行了技术分析，对装配式构件连接节点从施工难度、结构模型计算分析、合理选择装配式结构体系等进行了深入研究。研究结果可为类似项目提供参考。
关键词：
多高层住宅；装配式建筑；装配式外墙体系；夹心保温；装配式构件连接；数据分析
1项目简介
本工程位于上海市浦东新区金桥开发区，项目包括多个地块。其中：06地块为多层住宅小区，共12栋6～8F装配整体式结构多层住宅，总高度≤24m，地下为2F停车库；04、05地块为高层住宅小区，共16栋14～16F装配整体式结构高层住宅，总高度≤50m，地下为2F停车库。本项目为中高端住宅建筑，外立面为全石材外挂。
本项目为上海新建住宅项目，根据沪建建材联文件通知以及装配式建筑管理要求，项目应全部按装配式建筑要求实施，建筑单体预制率≥40%或单体装配率≥60%。
2装配式政策解读
装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件，运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表。
2.1国家政策
装配式建筑规划自年以来密集出台，年末发布的GB/T—《工业化建筑评价标准》，决定年全国全面推广装配式建筑，并取得突破性进展。
年11月14日，住建部出台的《建筑产业现代化发展纲要》提出计划到年装配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到年装配式建筑占新建建筑的比例50%以上。
年2月22日，国务院出台《关于大力发展装配式建筑的指导意见》。该文件指出要因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑，力争用10a左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。
年3月5日，政府工作报告提出要大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。
2.2上海市政策
年，颁布《关于推进本市装配式建筑发展的实施意见》[沪建管联〔〕号]。其要求装配式建筑的新建建筑面积比例年≥50％；年起外环线以内新建民用建筑应全部采用装配式建筑、外环线以外＞50%；年起外环线以外在50%基础上逐年增加。采用混凝土结构体系建造的装配式单体预制装配率应≥30%，年起≥40%。装配式建筑项目的建筑外墙宜采用预制夹心保温墙体。
年，颁布《关于本市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则(试行)的通知》[沪建建材〔〕号]。其指出单体预制率是指混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构、木结构等结构类型的装配式建筑±0.以上，主体结构和围护结构中预制构件部分的材料用量占对应构件材料总用量的比率。年起，除特定范围以外，符合条件的新建民用、工业建筑应全部按装配式建筑要求实施，建筑单体预制率≥40%或单体装配率≥60%。
年，颁布《关于进一步明确装配式建筑实施范围和相关工作要求的通知》[沪建建材〔〕97号]。其要求年4月1日以后完成报建或项目信息报送的项目，建筑单体预制率≥40%或单体装配率≥60%。
年，颁布《关于印发上海市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则》的通知[沪建建材〔〕号]。其指出建筑单体预制率是指混凝土结构、钢结构、竹木结构、混合结构等结构类型的装配式建筑单体±0.以上，主体结构、外围护中预制构件部分的材料用量（考虑构件修正系数）占对应结构材料总用量的比率。
3各类装配式外墙体系技术对比分析
现行市场常用的混凝土装配整体式外墙体系分为全预制剪力墙（实心）、双面叠合预制剪力墙、预制夹心保温剪力墙、保温一体化预制剪力墙等，如图1所示。
（1）全预制剪力墙（实心）体系，是由预制混凝土构件通过可靠方式进行连接并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的装配式混凝土结构。该体系保温及饰面均不预制，保温形式可采用内保温。优点为连接节点技术成熟，线角可以预制、后装、后浇。缺点为现浇段需支外模，局部现浇与预制装配施工存在交叉作业。
（2）双面叠合预制剪力墙体系，又称双皮墙，预制混凝土墙板由2层预制板及桁架钢筋组成，在工厂预制完成，现场安装就位后，在2层板中间浇注混凝土，采取规定的构造措施，提高整体性，预制部分和现浇部分共同参与结构受力。优点为构件流水线生产，竖向钢筋传统搭接连接费用较低，构件自重轻。缺点为平板式预制件对建筑房型布置限制较大，不适合做空间构件如飘窗等，需专门的生产线，市场应用不多。
（3）预制夹心保温剪力墙，又称三明治墙，夹心保温外墙是将保温材料预制于内外叶墙片之间，使墙体本身具有保温隔热的功能。此类预制外墙保温形式，集施工外模板、保温、防水等建筑功能为一体。该装配形式由于可申请上海市面积奖励，在现阶段住宅项目中应用较多。优点为外墙与保温、防水构造一体化，保温与建筑同寿命。缺点为钢筋及混凝土等材料用量大，成本较高，墙厚较厚。
（4）保温一体化（模块化）预制剪力墙，不同于传统装配式剪力墙以开间或整片墙为拆分单元，而是以1.3m宽的预制墙板为标准件，像搭乐高积木一样盖房子。优点为模块化的标准件，标准件形式简单、规格统一、运输与吊装简易轻量、生产与拼装效率高。缺点为施工技术精度要求较高，有一定难度。
4装配式构件连接节点施工要点及质量控制
传统的现浇钢筋混凝土结构剪力墙、剪力墙的边缘构件、混凝土梁、楼板，均采用现场浇筑的方式。装配式结构，用叠合梁、叠合板替换了传统的现浇梁板。
（1）几种装配式结构体系中，全预制剪力墙（实心）结构体系及预制夹心保温剪力墙体系，剪力墙板均采用预制，剪力墙的边缘构件仍采用现浇，因此剪力墙竖向钢筋在上下层间的连接节点做法和质量保证尤为重要。此节点采用灌浆套筒连接形式。预制构件之间钢筋连接所用的套筒及灌浆料的适配性应通过钢筋连接接头型式检验确定，其检验方法应符合现行行业标准JGJ—《钢筋机械连接技术规程》的规定。钢筋水平连接时，灌浆套筒应各自独立灌浆，竖向构件宜采用连通腔灌浆，并应合理划分连通灌浆区域，每个区域除预留灌浆孔、出浆孔与排气孔外，应形成密闭空腔，不应漏浆。连通灌浆区域任意2个灌浆套筒间距≤1.5m灌浆路径过长时应做分仓处理，宜3～4个套筒为一个仓格。
（2）保温一体化（模块化）剪力墙结构体系。保温材料预埋在剪力墙内部，剪力墙两侧80mm厚混凝土墙体通过混凝土肋相连，剪力墙板及剪力墙边缘构件均采用预制，剪力墙的竖向钢筋及水平钢筋均需采取机械连接。因此钢筋连接接头做法、预制墙体上下层连接的质量保证是本体系的重中之重。保温一体化（模块化）剪力墙典型横切面示意如图2所示。
剪力墙的竖向钢筋连接，采用锥形头套筒灌浆连接的型式，如图3所示。其有3个特点。①上下钢筋进行墩头处理。②套筒采用优质高强碳素钢的无缝钢管，上下两头按要求进行缩口处理。③钢筋锚固长度≥10d。而剪力墙的水平钢筋连接，采用双节套筒机械连接的方式，如图4所示。其有3个特点。①左、右两侧钢筋在墩粗后车螺纹处理。②设连接螺杆，螺杆两端车螺纹与钢筋螺纹方向相反。③钢筋与连接螺杆间各设一个直螺纹套筒。双节套筒机械连接属机械连接范畴，满足一级接头性能要求。
5基于项目合理选择装配式结构体系
本项目06地块为多层住宅建筑，04、05地块为高层住宅建筑，设计比选时也根据不同区块高度不同，进行有针对性的分项比较。基于项目的装配整体式剪力墙结构体系的比选如表1所示。
本项目需满足装配式建筑的要求，并需达到40%预制率的要求。考虑到本项目外立面全石材外挂的需要，经过对容积率、面积使用率、保温形式和效果、成本和工期控制、施工和结构可靠度等方面的比选和分析可知，多层住宅建筑采用较新技术体系，即保温一体化（模块化）预制剪力墙体系；高层住宅建筑采用较成熟的技术体系，全预制实心剪力墙体系。
6装配式结构模型计算分析
本工程结构设计合理使用年限为50a。结构抗震设防类别为丙类，结构安全等级为二级，结构重要性系数为1.0；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别为Ⅳ类，场地特征周期为0.90s；基本风压值为0.55kN/m2，地面粗糙度B类。结构采用装配整体式剪力墙结构体系，其中：多层为保温一体化（模块化）预制剪力墙体系，抗震等级为剪力墙四级；高层为全预制实心剪力墙体系，抗震等级为剪力墙三级。结构计算软件采用YJK（盈建科）程序对结构进行竖向荷载、风荷载、多遇地震和设防地震的计算分析，并比较计算结果，确保计算模型合理，结果可信。确定结构构件尺寸，保证结构具备必要的承载力、合适的刚度、良好的变形能力和消耗地震能量的能力，各项指标满足规范的要求。多层保温一体化（模块化）预制剪力墙体系，由于剪力墙内嵌保温材料，剪力墙实际有效截面减少。根据《模块化装配整体式混凝土剪力墙结构体系技术应用规程》，剪力墙抗剪计算截面取混凝土两侧净截面厚度，抗弯及抗压计算截面可取混凝土等效厚度。典型单体（多层）抗震分析的计算结果如表2所示，典型单体（高层）抗震分析的计算结果如表3所示。
经过计算，单体预制率满足规范对于单体预制率≥40%的要求，计算公式如式（1）所示。
建筑单体预制率=∑[权重系数×∑(构件修正系数×预制构件比例)]（1）
式（1）中相应构件的权重系数如表4所示。
7结语
装配式建筑多高层项目的结构体系比选、保温体系比选、施工技术控制比选尤为重要，应结合不同结构体系、不同连接节点施工工艺进行综合判别。夹心保温或保温一体化技术的选用，可减少现场湿作业，更体现装配式建筑的理念。合理的计算模型假定及参数可以直观地模拟装配式结构构件的受力，并反映变形协调。合理的结构体系比选、结构设计优化对工程造价的把控都是极为重要的。