预制楼梯降自重,才是装配式建筑正确开启方式

建筑产业化教育2018-11-19 17:45:24

近两年,国家大力发展装配式建筑的政策密集出台,市场对装配式建筑的发展却一直众说纷纭,大部分开发商(特别是二三四线城市)因装配式建筑的增量成本而望却止步。


今天作者要分享的主题是从如何降低装配式建筑的成本这一焦点问题出发,以预制楼梯为例分析设计优化的技术经济效果,抛砖引玉,为大家提供案例借鉴。

为什么预制楼梯是装配式住宅的起点

装配式建筑包括四大系统:结构、设计与管线、外围护、内装,在结构系统中包括梁、板、柱、墙、楼梯、阳台等。但为什么预制楼梯成为了装配式住宅的起点?

1、从装配式建筑推行的难易程度来看:楼梯是预制水平构件中应用最为成熟、标准化程度最高的部品。

① 设计体系简单、成熟:预制楼梯采用一端铰接、一端滑动的设计理论,理论体系简单、成熟,易于推广。

② 易标准化设计、可批量生产:建筑层高一定时,预制楼梯的规格尺寸一致,便于批量生产,成本较低。

③ 现浇楼梯劣势明显,预制楼梯正好弥补:如现浇楼梯模板搭建复杂、施工速度慢、砼浇筑后不能立即使用、施工误差是楼地面装修质量的一个障碍、施工成本本身就相对高等劣势,而楼梯的预制正好可以弥补现浇方式的不足。



2、从装配式建筑的发展状况来看:推广成熟可靠的水平预制构件是二三四线城市落实装配式建筑较为稳妥的解决方案(水平构件包括楼梯、楼板、阳台板、空调板、女儿墙板等)。原因有以下3点:

①增量成本低:预制水平构件的成本增量可以控制在100元/m2以内,开发商接受的程度较高,利于大面积的推广;

②连接简单、部品成熟:水平构件的连接简单,部品成熟可靠,可复制性、可推广性高;

③施工相对简单:预制水平构件的设计、施工、制作较为简单,便于产业化不成熟地区的人、材、机的利用。

另外,从山东省的政策角度来看:2017年12月25日,山东省住建厅副厅长徐启峰同志在《全省绿色建筑和装配式建筑工作会议上的讲话》中明确提出:加快推广成熟预制部件,山东省新立项建设的商品住宅项目要全面采用预制楼梯、叠合楼板

综合装配式建筑的推行难易度、发展状况、现行政策这三个原因,预制楼梯是装配式住宅预制构件推广中最容易实现的构件,是装配式住宅的起点。

推广预制楼梯,首先面对的一个问题就是——如何降低预制楼梯的自重?(尤其是预制剪刀楼梯的自重),使其能达到普通塔吊的吊重要求。(说明:山东省主要推行预制楼梯、叠合板,因而预制楼梯的单跑重量是选择塔吊的关键因素)。

经过创新设计、计算分析,发现带肋预制楼梯的自重比板式可降低30%左右。下面,从技术性能、经济效果两个方面阐述。

为什么带肋预制楼梯的技术性能更可靠?

我集团在预制楼梯的应用中发现:18跑的预制剪刀楼梯,自重>5t,普通塔吊的使用效率大打折扣(起重臂长、速度大幅降低)、且不安全。

基于此,我集团与山东同圆设计集团共同研发了带肋预制楼梯(为了和梁板式预制楼梯区分,以下简称“带肋楼梯”)。经有限元分析,其受力与梁板式预制楼梯相同,受力更合理——带肋预制楼梯肋梁宽度130mm~150mm,梯梁高度150mm~400mm,板厚60mm~80mm左右(楼板厚度需满足建筑耐火极限要求)。

通过实际案例的设计和分析,发现带肋预制楼梯较预制板式楼梯,自重降低30%左右,自重轻、吊装方便、安全,施工风险低如下表:

板式预制楼梯、带肋预制楼梯的设计图纸参考如下:

(板式预制楼梯)

(带肋预制楼梯)

为什么带肋预制楼梯更经济?

结合上述案例的技术分析结果:带肋预制楼梯较预制板式楼梯,砼含量、含钢量降低30%左右,因而经济效果明显。下面从构件费用、塔吊费用两个方面来分析带肋楼梯在经济上的优势。

经济上:带肋楼梯较板式的成本节省20%左右,折合地上面积节省约24元/m2,预制率25%以内的项目可降低增量成本10%左右

1、构件费用:带肋楼梯较板式节省约20%,折合地上面积节省约13元/m2。

带肋预制楼梯自重、含钢量、含砼量降低30%,考虑带肋预制楼梯在模具加工、振捣脱模比板式楼梯施工难度略大,按10%考虑,综合这两方面可估算,带肋预制楼梯成本可节省20%左右。如果以上海市发布的预制楼梯信息价3250元/m3(2018年3月份)测算,带肋较板式的成本节省约650元/m3,每平方米节省约13元/m2(按楼梯砼含量0.02m3/m2测算)。

2、塔吊费用:带肋楼梯较板式节省约21%,折合地上面积节省约11元/m2。

目前大部分地区的预制构件价格在2400~3600元/m3左右,根据现有项目的统计数据,当预制率为50%左右时,预制构件的安装费用(包含垂直吊装费、安装费、器具摊销费)约170~260元/m2左右。

《装配式结构的增量成本分析-2预测》(点击标题、直接阅读)中提到:

一栋30层建筑中塔吊费用增加约30万元,按地上建筑面积摊销,1万平就是30元/m2、2万平就是15元/m2。

故在塔吊力臂不变的情况下,尽量降低预制构件的重量,其经济效果不可小觑。

案例:以我集团在建项目2#楼为例(地上25层,地下3层,建筑面积8400m2),采用剪刀梯(18步预制带肋楼梯),预制楼梯基本信息配置如下:

按以往工程吊装经验,本项目若采用板式预制楼梯,其梯重达5.2t,普通情况下的塔吊配置基本无法满足吊装要求,需采用型号更大的塔吊。我集团充分吸取过往工程经验,创新应用了带肋预制楼梯代替板式,将梯重由5.2t减少为3.8t(降低27%),对应塔吊由QTZ125型号降为QTZ80型号。

塔吊布置位置参下图:

塔吊中心与预制楼梯安装位置中心距离为15m,塔吊距楼角最远点28米,与预制楼梯堆放区的中心距离为23m,即预制楼梯的最大吊装距离为23m;本项目预制楼梯重量为3.8t,根据QTZ80塔吊的性能曲线(如下图),QTZ80塔吊在23米的最大额定起重量为3.95t,满足本项目的吊装要求。

如果本项目依然采用板式预制楼梯(重量为5.2t),在相同的吊装环境下,根据塔吊性能曲线,最低采用QTZ125型号塔吊,才能够满足现场施工需求。

分析两种楼梯方案对应的塔吊配置、费用,得出:预制楼梯塔吊费用较板式节省21%,折合地上面积节省11元/m2。详下表:

说明:上述费用节省尚未考虑构件运输费用的节省。

总    结

综合装配式建筑的推行难易程度、发展状况、现行政策这三个原因,预制楼梯是目前预制部品中技术最为成熟、可复制率高的部品,是装配式住宅推广中最容易实现的构件而推广预制楼梯,面对的第一个问题就是——如何降低预制楼梯的自重、减少增量成本?

通过创新设计方案,我们发现带肋预制楼梯较通常使用的板式楼梯可以降低自重30%左右,自重轻、吊装方便、安全,施工风险低,而且带肋预制楼梯可节省成本20%左右,折合地上建筑面积节省约24元/m2(预制率25%以内的项目可降低增量成本约10%)

同时,针对装配式楼梯的成本优化,提出以下3点建议:在前期设计中,优先选择带肋式预制楼梯;在确定塔吊布置时,尽量将塔吊位置选在近楼梯处,以降低塔吊规格;在选择预制构件的堆场时,要考虑塔吊型号、预制构件重量两方面因素,减少塔吊型号的超配现象。

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,从事产业化研究相关工作,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。

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