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预制楼板增量成本的四大设计因素

时间:2018-12-27 11:55:04  来源:地产成本圈

作者贺加栋,现任济南天鸿房地产开发有限公司设计部副总经理,担任济南市房地产业协会建筑节能与产业化专业委员会秘书、济南土木建筑学会建筑设计专委会副主任委员。近3年来,从事建筑节能和产业化研究相关工作,在装配式建筑上重点针对装配式建筑的成本优化设计进行了多个主题的研究。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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攻克装配式建筑推进中的人才关、技术关、成本关,首先建议从各个构件的基本知识点着手。在《装配式建筑成本优化系列之(一)楼梯》中提到:在装配式建筑起步的地区,推广成熟可靠的水平预制构件(预制楼梯、楼板、阳台板、空调板)是目前装配式建筑发展的必由之路。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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而在水平预制构件中,楼板是目前装配式建筑中应用最为广泛的部品构件,应用量最大、占比最高。本篇在楼梯之后接着以水平构件中的楼板为例,从设计的角度系统性分析成本影响。抛砖引玉、敬请指正。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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预制楼板市场接受度较高的四大原因MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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在钢筋砼装配式建筑中,预制楼板的市场接受度较高、应用最广泛,经分析主要有以下四方面原因:MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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1、楼板构件的预制砼部分占比较高。要想达到《装配式建筑评价标准》(GB/T51129-2017)的装配率要求,预制楼板是首选项。以40%的装配率项目为例。砼含量0.436m3/m2,其中板含量为0.11m3/m2,板砼占比25%,板预制部分占比18%。(来源于:王毅《EPC模式应用于装配式造价管控的思考》)MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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2、预制楼板施工方便,安全性高,不需要额外检测。单向板受力简单,而双向板之间通过后浇层连接为一个整体,后浇层的宽度仅需要满足楼板锚固长度即可,楼板整体浇筑完成后不需要进行额外的连接检测,安全系数高。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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双向板设计时有现浇板带MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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3、预制楼板最容易满足少规格、多组合的标准化设计原则,因而增量成本最少。装配式建筑中,桁架叠合板的成本增量可以控制在40~70元/m2以内,开发商接受的程度较高,利于大面积的推广。根据一线标杆房企的测算,当户型实现标准化后,通过户型的少规格、多组合,其桁架叠合板的成本增量可控制在10~20元/m2。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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4、预制楼板的设计难度不大,有利于装配式建筑不成熟地区的技术推广。与传统的现浇板设计理论无异,只是需要根据现浇板计算数据进行楼板的简单拆分,同时参照图集《桁架钢筋混凝土叠合板》(15G366-1),可以大大减少设计人员培训、图审等后期的投入。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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影响预制楼板增量成本的四大因素MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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目前市场上应用的预制楼板主要有三类:桁架叠合板、PK预应力叠合板、钢筋桁架楼承板(钢结构最为常用)。本文以目前使用最广泛的桁架叠合板(以下简称“桁架板”)为例,从设计角度分析导致预制楼板增量成本四大因素。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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1、用钢量增加MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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桁架叠合板的最小厚度为130mm=60mm(预制层)+70mm(现浇层),MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

· 当采用单向板时,其跨厚比不大于30,此时跨度为3.9米;MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

· 当采用双向板时,其跨厚比不大于40,此时跨度为5.2米。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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普通住宅项目,其板跨基本上控制在2.5米~4米左右,局部的客厅餐厅有可能做到5米以上,因而绝大部分的楼板配筋以构造配筋为主。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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我们以3米板跨为计算数据,现浇板时设计100mm厚C30砼结构,桁架叠合板设计130厚C30砼结构,板均采用HRB400钢筋。均以最小配筋率、构造配筋设计来考虑,可以得到:当楼板跨度较小即板配筋以构造设计时,楼板含钢量增加30%。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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注:最小配筋率要求来源于《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)8.5.1条MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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根据经验数据,普通的砼剪力墙住宅项目,其楼板的含钢量占比约25%~30%左右,标准层楼板含钢量约8kg/m2~10kg/m2,当采用桁架叠合板时其标准层楼板配筋约10kg/m2~13kg/m2,较普通楼板高25%~30%。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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另外,桁架筋的增加带来桁架叠合楼板整体含钢量的增加,约1.8kg~2.5kg/m2左右(参下图),占到预制桁架板含钢量的60%~70%左右。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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此外,桁架筋对用工的影响也非常大,以我公司某项目为例,3#、5#楼单体一样,3#楼为装配式楼栋(预制楼梯、叠合板)、5#楼为传统现浇,标准层面积582m2,根据施工单位的用工量统计,3#标准层电气配管用时17工时,5#楼标准层电气配管用时10工时,工时增加的原因主要为:预制板设置上弦桁架,竖向布置空间变小导致施工难度加大,某些部位需要截断或配管加弯绕行。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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2、楼板厚度增加、建筑自重增加MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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当楼板的厚度由100mm增加到130厚时,其楼板重量增加30mm厚,即荷载增加0.78 kN /m2(即0.03m*26kN/m3(砼和钢筋的平均容重)),当建筑高度为33层时,因桁架叠合板厚度增加导致自重增加了(33-4)*0.78=22.62kN/m2(注:4为顶层屋面和底部加强区不做桁架叠合板的层数)即整个建筑物的自重比现浇时增加了1.5层~2层。据经验测算,此时建筑建安成本增加5%~10%左右。(尚未考虑自重增加对地基基础的影响)MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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3、拆分设计方案的经济性MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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原则上桁架板的模数越少即拆分后所带来的模具损耗越小,根据万科集团测算,如将构件模板周转次数由60~70次提高到100次,则模具的费用能降低80~100元/m3。同时,桁架板能不通过现浇带连接时,尽量采用一块预制大板,这样可以降低因现浇带搭接所带来的施工支撑浪费。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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桁架板的拆分设计还应考虑运输的影响,一般国内运输车辆主要以重型半挂牵引车为主,其整车尺寸为:长12~17m,宽2.4~3m,高不超过4m,所以桁架叠合板的最大经济宽度不宜超过2.4米,跨度不超过6米。当跨度超过6米时,应采用PK预应力叠合板。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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4、桁架板的接缝形式的经济性MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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目前常用的桁架板,按接缝设计分为分离式(单向板)、整体式(双向板)。分离式接缝只有两端出胡子筋,整体式接缝在板四周出挑胡子筋。胡子筋影响后期梁柱钢筋绑扎,也是目前饱受诟病的地方,胡子筋出挑越少施工效率越高,原则上对顶板裂缝控制不严格的项目如公建项目、SI住宅(顶板吊顶)可以采用分离式接缝,提高后期预制楼板的安装效率,当住宅项目采用分离式接缝设计时,需做构造加强措施减少后期的顶板裂缝。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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根据我公司的统计数据,标准层为600m2左右时,当采用现浇板和双向叠合板时,标准层中叠合板的木工用时可以降低20%~30%左右;而采用叠合单向板时木工用时在双向叠合板的基础上再次降低50%左右。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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此外,《谷明旺——对桁架钢筋叠合楼盖技术的再认识》的文中讲到:MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

一个客厅由3块叠合楼板组成,采用整体式拼缝,每块桁架叠合板下布置了6根支撑,每个拼缝下需要布置3根支撑,总共有24根支撑、9根短节的木方梁,要保证模板和桁架叠合板底平齐还需要大量的工作,这些操作其实都是很困难的;如果采用3块叠合楼板密拼的方式,只需要9根顶撑和3根长的木方梁,并且取消掉拼缝模板,可以节省50%的现场施工用具和工作量,大大降低施工成本。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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总 结MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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装配式建筑“克三关”,于我们专业人士而言就是知其然知其所以然,由推进政策和市场选择而探知背后的技术经济因素。这样就容易理解政策,并得到对装配式建筑的深度认知。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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本文从楼板构件的预制砼部分占比较高、施工方便和安全性高、设计难度不大、容易实现标准化设计原则等四个方面系统性分析了预制楼板市场接受度较高的原因。接着以应用最广泛的叠合桁架板为例,系统性分析了产生增量成本四大因素:用钢量增加、自重增加、拆分设计方案的经济性、接缝形式选择。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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在了解导致桁架叠合楼板产生增量成本的四大设计因素后,就能有的放矢地在设计源头开展如何降低增量成本的研究和实践。MLT筑傲网|装配式建筑网站、建筑结构设计网站-提供建筑结构一站式服务!做装配式,就上筑傲网!

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