叠合构件是由预制混凝土构件和后浇混凝土组成,以两阶段成型的整体受力结构构件;叠合楼板是装配式建筑中最常用的装配式水平构件。叠合板的预制层可作为上层现浇叠合层的永久性模板,现浇层中也可敷设水平设备管线。

不同功能建筑中的设备机电系统大有不同,因此在叠合板的预制板上需要预留预埋的开洞及预留预埋也不同。不管是管线的明装或者暗敷都会或多或少的在叠合板上进行预留预埋,叠合板上的预留预埋的深化设计准确性会对预制构件的加工生产和施工阶段的施工安装都有直接的影响。常用的叠合板为桁架钢筋混凝土叠合板(60mm厚底板),其桁架钢筋的特殊构造也会对预留开洞和线盒预埋造成较大的影响。结合装配式建筑叠合楼板深化设计和装配式建筑安装工程实践,主要从现有常见的叠合楼板深化设计问题和后期施工问题剖析,提出修正施工图设计和深化设计阶段专业间提资配合的优化措施,最终提高装配式建筑构件深化设计的效率和质量,以减小对预制构件的加工生产和构件装配式施工的不利影响。

一、叠合板深化设计常见机电预留预埋问题背景

叠合楼板是装配式建筑中构造及实施相对简便的构件,但在实际的工程实践过程中,由于施工图阶段专业间配合的不到位和深化设计的精细度不够,造成在叠合楼板上的预留预埋缺失或不准确,给构件加工和施工安装造成较多返工,从而极大的影响工期和造成较大经济损失。下面结合具体项目罗列了常见的叠合板上预留预埋的问题:

1、桁架钢筋设计高度错误,叠合现浇层暗敷线管无法穿越桁架钢筋,造成现场施工要在预制板上剔槽或增加支撑取消局部桁架钢筋上弦杆

2、叠合现浇层局部管线较多且集中,集中和较大管径线管无法穿过桁架钢筋,造成现场施工切除管线集中局部部位的桁架钢筋和预制板

3、机电线盒预埋缺失,机电系统较多或有特殊需求时深化设计常遗漏小系统点位,造成现场施工开孔安装线盒

4、机电线盒预埋位与设计点位置距离偏差较大,引起装修安装点位与设计要求位置偏差过大,造成现场施工需要重新开孔安装线盒

5、机电线盒预埋及进线方向未考虑桁架钢筋影响,线盒预埋位置距离桁架钢筋较近,且进线方向与桁架钢筋碰撞,造成现场调整进线方向对线盒重新开孔且无锁母

6、机电线盒预埋靠近预制板边缘,吊装及运输过程中造成线盒破损,需要现场拆除破损线盒重新安装

7、机电需向下竖向穿线管的预留洞缺失,造成现场施工需要对叠合预制板钻孔

8、消防及给排水楼板竖向穿管,叠合预制板预留开洞缺失,造成现场施工需要切割叠合预制板重新开洞

9、消防及给排水楼板竖向穿管,叠合预制板预留开洞位置及大小错误,造成楼层上下立管无法贯通及安装,现场施工需要对叠合预制板开洞切割扩孔

10、叠合楼板预制板上的预埋套管在吊装和运输过程中破损,预留高出预制板面的套管极易破损,造成现场施工需要拆除破损套管重新安装

问题种种不再详尽描述,以上预留预埋的错误都会造成施工现场对叠合预制板重新加工修正,现场精度较差和粗暴的后处理会继续引发一系列的质量问题,比如线盒后开槽和安装后接口不密实造成漏浆和成型质量较差等。诸多常见问题造成的原因有多种,但从此也可以看出单单叠合板的拆分和深化设计都是贯穿于整合设计和整个项目建设的,因此有必要对施工图设计的装配式内容设计专业配合和深化设计提资内容流程进行梳理和统一。

二、常见叠合楼板机电预留预埋类型

鉴于上述各种各样的深化设计问题,需要分类汇总一下叠合楼板预制板上需要预留预埋的常见类型种类,以便于深化设计初期对机电预留预埋提资的确认和避免漏项,也需要结构专业深化设计人员充分了解这些系统。

1、叠合楼板电气预留预埋

1)照明系统:照明系统线管暗敷灯盒置于板底,照明系统灯盒在住宅和商业建筑中是常见的预留预埋构件。有精装需求的住宅项目在无吊顶板底的照明点位必须精确预留预埋灯盒,精装房间内的无吊顶射灯接线盒在叠合板区域更需精确预留。

2)消防系统:消防系统管线确定暗敷设置需要在叠合预制板底预留预埋接线盒,消防系统预留预埋的接线盒通常有:应急照明、疏散指示照明、火灾自动报警系统中的感烟探测器和火灾应急广播等。

3)强电系统:强电系统的控制开关在墙上设置,其线管在叠合板区域通常需要预留圆形穿线孔,在叠合板现浇层暗敷需要向下在隔墙中走管时需要在叠合预制板预留圆形穿线孔。

4)其它特殊需求:精装住宅项目中经常会有特殊预留预埋的需求,例如安防红外对射装置需要在板底预留接线盒,电动窗帘接线盒需要在板底预留接线盒等。

2、叠合楼板竖向穿管预留

1)消火栓系统:商业办公建筑中室内消火栓给水管需要穿越楼层结构板,且室内消火栓常靠墙和竖向构件设置,设置在结构框架柱旁消火栓的给水管又常常是在叠合楼板的角部,叠合板角部预留开洞较为困难,通常是将叠合板角部切角处理。

2)污水系统:商业裙房常会有餐饮铺和预留的厨房和卫生间,同时也会有大量的污水管道和地漏,这部分立管和地漏都需要在叠合楼板预留开洞,且这部分预留预埋会随商业划铺和业态调整而调整,因此这部分系统的预留预埋深化设计尽量后置配合。

3)雨水系统:雨水排水管道常设置在建筑周边,办公商业等高层公建外立面为幕墙,排水立管就只能设置在室内,雨水排水管道的设置也是沿着结构竖向构件或者外砌筑墙体,就会造成大部分排水立管也是在叠合楼板角部穿越,角部预留开洞通常按照角部切角处理。

3、叠合楼板预留洞口

1)烟道、风井洞口:通常楼层烟道风井周边会有结构梁,但较小的烟道风井会在楼板上直接设置矩形洞口,若开洞在叠合楼板边缘会造成叠合楼板桁架钢筋无法贯通,造成叠合板安装方向整体刚度较差。因此在施工图设计阶段和装配拆分方案时就避免较大的板上预留洞口。

2)桥架开洞:较为集中的竖向桥架常在靠墙位置设置,这些位置常会是楼板的边缘和角部,叠合楼板在桥架穿越楼层集中部位设置,叠合板边缘会集中的桥架穿越预留洞口。

3)其它特殊需求:施工放线孔位一般在施工前确定,常会造成叠合板深化设计的大量修改,因此需要在深化前期与施工单位确定放线孔位置。施工周边的外挑架经常会在室内楼板设置U型固定钢筋,U型钢筋位置又不固定常会落在叠合板区域,70厚的现浇层无法满足锚固需求,也会造成对叠合板的后开洞。

三、叠合楼板深化设计机电预留预埋提资配合流程

针对目前装配式建筑应用情况,若提高构件标准化程度和减少预留预埋的错误,结合装配式建筑的设计思路,对叠合板上的预留预埋还应将专业配合前置,即在施工图设计阶段装配拆分方案和机电施工图设计中均考虑叠合板的不利影响,尽量减少叠合板上的预留预埋。现多数项目为施工图设计完成后再进行构件的深化设计,此种方式对机电系统的优化调整和预留预埋的避让都是缺失的。因此通过几个住宅项目和商业办公公建项目提炼出以下设计配合要点(基于成都市装配式建筑政策要求):

1、施工图阶段

1)确定初步结构布置模板图:根据初步的结构电算确定结构布置

2)装配式初步拆分方案:根据已有的结构布置和建筑布置确定初步的能够满足预制率和预制装配率的装配式拆分方案,确定叠合板板块布置

3)过程提资结构平面布置图(包含叠合板布置):根据初步的装配式拆分方案更新结构平面布置图,且充分表达叠合板区域,提资给机电专业并提示叠合板的拆分和后浇带布置

4)机电专业平面图:机电的各种系统设计应结合叠合板的初步布置,并提出预留预埋较多叠合板的区域,并建议哪些板块不适宜设置为叠合板,反提给结构专业

5)结构平面布置图(施工图深度):按照机电专业建议的叠合板设置,重新调整装配式拆分方案,在满足装配指标的前提下对叠合板的布置进行调整,并确定最终的装配方案和结构平面施工图

2、深化设计阶段

1)建立BIM深化设计模型:根据确定的结构施工图建立BIM深化设计模型,此时建立的模型不考虑叠合板的拆分和机电的预留预埋

2)叠合板配筋深化布置:根据叠合板拆分方案对楼板进行拆分,并根据结构设计施工图对叠合板进行配筋布置

3)机电专业提资:机电专业按照专业所需的叠合板上的预留预埋提供所有系统的点位布置图

4)优化调整点位:利用二维图纸对机电专业提资的预留预埋点位结合叠合板拆分布置进行核对并提出优化意见

5)机电预留预埋模型布置:叠合板上的预留预埋点位优化确认后,在深化设计的模型中对叠合板进行预留预埋布置,并根据预留预埋布置调整冲突的桁架钢筋和板底筋

6)生成详图视图出图:模型经检查确认后,对预留预埋的点位和开洞进行定位,按照叠合板详图的标准布图方式生成构件深化详图图纸视图

四、结论

从以上叠合板机电预留预埋提资配合流程可以得出,在现有装配式建筑政策要求和应用的条件下,只有装配式建筑施工图设计和深化设计一体化设计才能避免叠合板上预留预埋的各种问题。只有施工图设计过程中,各专业设计兼顾装配式方案并提出对拆分方案的优化建议,才能高效的从体系系统上进行优化设计。

现有的装配式建筑政策和项目实施情况,大量的还是沿用电气配管预埋(暗敷)在现浇楼板内及PC构件内的施工做法,配管及接线盒预埋位置相对固定,不利于设备的维护和更换,也不符合装配式建筑标准化和模块化的设计理念。采用电气配管与建筑结构体系分离设计是一个比较好的解决方案符合装配式建筑的发展方向,因此建议有装配式建筑要求的精装住宅采用施工图设计和预制构件深化设计的一体化设计;商业办公公建项目机电尽量采用管线明装方案,避免预制构件中的大量预留预埋提高构件的标准化程度,同时此类公建项目更需要施工图设计和预制构件深化设计的一体化设计。

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