裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

宋曰良

【摘要】裝配式建筑應(yīng)用越來越廣泛，多層建筑可采用裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，按照等同現(xiàn)澆進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可以采用協(xié)同設(shè)計(jì)的方法，為后續(xù)的施工建設(shè)，提供有效的支持。本文就裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)的分析和探討。

【關(guān)鍵詞】裝配式;混凝土框架結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);分析探討

由于各地政府出臺(tái)的種種強(qiáng)制性及鼓勵(lì)性政策，以及裝配式建筑帶來的節(jié)省工期，節(jié)省人工等優(yōu)點(diǎn)，裝配式建筑應(yīng)用越來越廣泛。其中，多層建筑，當(dāng)采用混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，多采用裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)。

裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其采用的裝配式構(gòu)件包括梁、柱、疊合板、樓梯、空調(diào)板、陽(yáng)臺(tái)。當(dāng)裝配率要求較低時(shí)，梁柱可采用現(xiàn)澆構(gòu)件。裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)主要由預(yù)制的部件，通過可靠的連接，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)澆作業(yè)，形成的一種整體性的混凝土結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用時(shí)，可以提高建設(shè)的效率和施工質(zhì)量，降低施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)，具備更多的優(yōu)點(diǎn)[1]。

1、裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)

1.1工程實(shí)例

該項(xiàng)工程地處某東部沿海地區(qū)，主體結(jié)構(gòu)為地上6層，無地下室，使用功能為高中教學(xué)樓，室內(nèi)外存在一定的高差。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用了裝配整體式的混凝土框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類（乙類），抗震等級(jí)為二級(jí)?？拐鹪O(shè)防烈度及地震加速度為7度0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，場(chǎng)地類型為Ⅲ類，場(chǎng)地特征周期為0.65秒。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用了預(yù)制桁架鋼筋混凝土疊合板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制樓梯和外墻掛板等，內(nèi)墻采用了加氣混凝土墻板等材料。

1.2建筑設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用了BIM技術(shù)，建設(shè)了綜合信息模型，并且利用計(jì)算機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行了輔助設(shè)計(jì)。提高了裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)精度和建設(shè)質(zhì)量，而且能夠滿足施工的各項(xiàng)要求。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，將BIM技術(shù)與裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，減少了結(jié)構(gòu)施工過程中，存在的一些交叉現(xiàn)象。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)了業(yè)主的要求，結(jié)合建筑物的建設(shè)特點(diǎn)，對(duì)建筑物進(jìn)行了平面和立面的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員制作的建設(shè)方案，采用了外墻等預(yù)制構(gòu)件，內(nèi)墻采用了加氣混凝土墻板等材料。因?yàn)樵谶M(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)建了信息模型，因此可以對(duì)不合理的細(xì)節(jié)，進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和修改，減少了施工階段的返工現(xiàn)象[3]。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，按照建筑平面的規(guī)則性，結(jié)合設(shè)備管線的布置情況，合理的確定了預(yù)制構(gòu)件的布置方案。規(guī)則的教室、辦公室等房間全部采用疊合板，樓梯除首層外全部采用預(yù)制樓梯，衛(wèi)生間均采用現(xiàn)澆板。其中，按照結(jié)構(gòu)專業(yè)規(guī)范的要求，屋面板的后澆疊合層較標(biāo)準(zhǔn)層要大，厚度取值為100mm。然后對(duì)結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了調(diào)整。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)，疊合板全部采用雙向?qū)Ш傻男问健Ｔ谶M(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，也可以對(duì)樓板的導(dǎo)荷方式，進(jìn)行其他重新定義[4]。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)制樓梯均按上部固定鉸接，下部滑動(dòng)鉸接進(jìn)行計(jì)算分析。

1.4裝配式拆分設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，可以將模型轉(zhuǎn)化為裝配式設(shè)計(jì)模塊，也可以利用建筑模型，直接進(jìn)行裝配式的設(shè)計(jì)。還可以通過模型的應(yīng)用，對(duì)預(yù)制的指定和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行計(jì)算分析。在所有計(jì)算工作完成之后，還需要對(duì)結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。深化設(shè)計(jì)過程中，要尤其注意單個(gè)預(yù)制構(gòu)件的重量滿足起吊要求。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員對(duì)構(gòu)件之間的碰撞施工，進(jìn)行了檢查和調(diào)整，并且對(duì)構(gòu)件的吊裝和脫模作業(yè)效果，進(jìn)行了驗(yàn)算，最終制造出來了更加精細(xì)的加工圖紙。可以對(duì)構(gòu)件的加工作業(yè)，進(jìn)行有效的指導(dǎo)，并且為施工階段的各項(xiàng)操作，提供了有效的依據(jù)[5]。

1.5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

對(duì)于裝配式框架結(jié)構(gòu)來說，其節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)比剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加困難和復(fù)雜。不同的截面柱連接，以及不同自然層之間的連接，都存在一定的難度。因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體形式，對(duì)連接方式進(jìn)行確定。確保結(jié)構(gòu)之間的連接更加的合理，還要方便后續(xù)的安裝作業(yè)，防止出現(xiàn)鋼筋碰撞的現(xiàn)象。因?yàn)樵谶M(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制時(shí)，梁的底部直徑比較大，應(yīng)用的鋼筋材料數(shù)量比較多。還要充分考慮，不同節(jié)點(diǎn)之間的碰撞操作，同時(shí)還要滿足錨固作業(yè)長(zhǎng)度的要求。因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行連接方法設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)預(yù)制構(gòu)件的位置和長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，才能對(duì)節(jié)點(diǎn)的連接方式，進(jìn)行明確。本工程因?yàn)榱褐捎矛F(xiàn)澆構(gòu)件，因此不存在梁柱連接的困難。疊合板與梁柱的連接節(jié)點(diǎn)見圖1。

1.6外墻設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行項(xiàng)目外墻設(shè)計(jì)時(shí)，采用了保溫節(jié)能的掛板材料。在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案制作時(shí)，還要充分考慮到掛板的規(guī)格要求，并且對(duì)不同墻面的設(shè)計(jì)寬度、長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，才能提高外墻設(shè)計(jì)的效果。因?yàn)橥鈮彀鍖儆诜浅兄匦偷膰o(hù)構(gòu)件，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要重視不同層面的連接節(jié)點(diǎn)建設(shè)，結(jié)合外墻自身的受力特點(diǎn)，對(duì)連接的方式進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。確保外墻結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。

結(jié)語：

綜上所述，當(dāng)前在進(jìn)行裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，很多設(shè)計(jì)人員結(jié)合BIM及結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，進(jìn)行了整個(gè)結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)。使得裝配式構(gòu)件的布置和深化更加精確和合理。對(duì)于建筑工程的協(xié)同設(shè)計(jì)來說，在進(jìn)行具體操作時(shí)，存在較多的困難?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及施工、檢測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中也很復(fù)雜。相關(guān)人員必須加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)，才能促進(jìn)設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)行更好的發(fā)展，為裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，提供有效的支持，促進(jìn)其進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展。

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