基于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

李亞楠

（濟(jì)寧市建筑設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)寧272100）

1 引言

當(dāng)前建筑形式日趨多樣化，裝配式建筑就是其中之一，這也是未來(lái)建筑發(fā)展的主要趨勢(shì)。但我國(guó)裝配式建筑起步較晚，各方面均存在較多限制和不足。要想改善此類問(wèn)題，必須關(guān)注裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是關(guān)注其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2 裝配式建筑概述

裝配式建筑是在構(gòu)件預(yù)制廠將梁、板、柱、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)先生產(chǎn)，統(tǒng)一轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)焊接、螺栓、澆筑等施工將這些預(yù)制構(gòu)件連接在一起形成一個(gè)整體性的建筑。我國(guó)在20 世紀(jì)50～80 年代開(kāi)始發(fā)展裝配式建筑，其所具備的各類優(yōu)勢(shì)促使其成為未來(lái)建筑行業(yè)的重要趨勢(shì)。當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及人力資源成本的增加，推動(dòng)了預(yù)制裝配式住宅在我國(guó)的推廣，裝配式建筑研究、應(yīng)用不斷增加，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面已與初期存在較多差異。但由于裝配式建筑產(chǎn)業(yè)體系不夠完善，其應(yīng)用受到一定阻礙，各地設(shè)計(jì)人員的裝配式建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)欠缺，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)廠家未能有效對(duì)接等問(wèn)題，阻礙了裝配式建筑的應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)人員必須充分掌握裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并加強(qiáng)各方溝通，結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需求形成能夠適應(yīng)當(dāng)前狀況的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)裝配式建筑推廣應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)【1】。

3 分析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)流程要點(diǎn)

裝配式建筑設(shè)計(jì)需要對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行深化，具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要關(guān)注原有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，還要關(guān)注各類新增的設(shè)計(jì)需求。在裝配式建筑方案設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員要對(duì)工程規(guī)模、成本等充分掌握，根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、要求選擇有效的建筑結(jié)構(gòu)類型，對(duì)柱體、剪力墻等關(guān)鍵區(qū)域的連接方式、位置進(jìn)行控制，確保相關(guān)尺寸滿足預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要與施工單位、生產(chǎn)單位進(jìn)行及時(shí)、有效的溝通，確定相關(guān)設(shè)計(jì)工作的施工方案及細(xì)節(jié)，為后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供合適的建議。針對(duì)施工圖設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員要充分了解裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)要求，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的受力情況選擇預(yù)制構(gòu)件類型，協(xié)調(diào)管線預(yù)埋設(shè)計(jì)工作。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化時(shí)，要積極與生產(chǎn)單位進(jìn)行聯(lián)系，共同確定構(gòu)件加工圖紙，必要情況下可以進(jìn)行構(gòu)件建模，并設(shè)置合理的吊運(yùn)區(qū)域、配件。

3.2 構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)期間要參考生產(chǎn)單位生產(chǎn)工藝水平，確立最為合理的尺寸，最大限度減少建筑結(jié)構(gòu)間的誤差，努力避免因尺寸問(wèn)題而造成的質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要關(guān)注施工單位吊裝工作水平，合理選擇吊運(yùn)方式、位置等細(xì)節(jié)。部分單位將構(gòu)建進(jìn)行拆分主要是為了降低工程建設(shè)成本和優(yōu)化施工流程，利于對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行把控。另外，還要關(guān)注裝配式建筑結(jié)構(gòu)的安全性，確保建筑施工過(guò)程中具備良好的可靠性、安全性。而且，設(shè)計(jì)人員要考慮結(jié)構(gòu)安全性及構(gòu)件運(yùn)輸、安裝等方面的問(wèn)題，綜合多種環(huán)節(jié)的需求，不斷調(diào)整預(yù)制構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)，才可以使設(shè)計(jì)更為合理【2】。

對(duì)于預(yù)制構(gòu)件的拆分需要以把握裝配式建筑主體結(jié)構(gòu)受力情況為前提，在掌握現(xiàn)澆與預(yù)制范圍時(shí)，明確構(gòu)件拆分位置，明確后澆區(qū)與預(yù)制構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)。結(jié)構(gòu)拆分時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況減少構(gòu)件類型，確保建筑結(jié)構(gòu)總體的合理性，必須掌握相鄰構(gòu)件拆分情況，合理選擇構(gòu)件接縫位置。例如：剪力墻結(jié)構(gòu)拆分裝配設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量選擇T 型剪力墻，避免拆解得較為分散；對(duì)于需要增加翼緣的剪力墻，要保證翼緣長(zhǎng)度設(shè)計(jì)合理，減少邊緣構(gòu)件澆筑長(zhǎng)度影響現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻是裝配式建筑中主要承受風(fēng)荷載、地震荷載的結(jié)構(gòu)，具有防止結(jié)構(gòu)剪切破壞的重要作用。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)需要把握以下幾點(diǎn)：全面考慮空間與結(jié)構(gòu)問(wèn)題，對(duì)于裝配式建筑而言，其剪力墻施工方式為對(duì)稱樣式；避免單方向的剪力墻設(shè)置，在地震概率較高的區(qū)域，需要根據(jù)裝配式建筑的抗震性能確定剪力墻最有效的厚度；在設(shè)計(jì)縱墻時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際計(jì)算結(jié)果進(jìn)行布置；注重剪力墻邊緣構(gòu)造設(shè)計(jì)，可在剪力墻邊緣配置端柱，進(jìn)而提高該部位的抗震能力，同時(shí)也要根據(jù)該部位實(shí)際受力情況加強(qiáng)端部與洞口兩側(cè)。

3.4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用非常廣泛，特別是各類高層裝配式建筑當(dāng)中應(yīng)用更多。因此，必須重視裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。在開(kāi)展框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意“剛?cè)岵?jì)”，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)太柔容易變形或結(jié)構(gòu)太剛?cè)菀拙植渴軗p的情況。設(shè)計(jì)時(shí)注意分清框架結(jié)構(gòu)主次，分清不同構(gòu)建部分的重要性及作用，確保重要構(gòu)件的穩(wěn)定性和可靠性【3】。

若裝配式建筑結(jié)構(gòu)布局存在問(wèn)題，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)布局進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)關(guān)注框架體系結(jié)構(gòu)的調(diào)整情況；若建筑所在區(qū)域的地下水位偏高，應(yīng)注意在混凝土材料中添加一定比例的膨脹劑，若建筑框架結(jié)構(gòu)體系長(zhǎng)度無(wú)法滿足伸縮縫間距標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要提升配筋率或調(diào)節(jié)保溫措施，若裝配式建筑梁截面過(guò)大，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)配筋率、變形情況進(jìn)行分析、計(jì)算，必要情況下要采取有效的補(bǔ)強(qiáng)措施。對(duì)于入口位置的女兒墻需要考慮增加構(gòu)造柱，做好加密處理措施。

3.5 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

裝配式建筑防水性能較差的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)要重點(diǎn)關(guān)注，做好構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前充分掌握建筑所在區(qū)域的氣候、地理等條件，確保各個(gè)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)滿足區(qū)域使用要求。還要掌握建筑所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件，做好裝配式建筑的一般設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮風(fēng)荷載的作用。一般情況下，建筑在風(fēng)荷載作用下，建筑結(jié)構(gòu)會(huì)處于彈性狀態(tài)，各個(gè)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需滿足內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作要求。

對(duì)于需要考慮較高抗震標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域，建筑結(jié)構(gòu)的主要荷載為地震荷載，若該荷載過(guò)大會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性狀態(tài)，所以，必須針對(duì)這種情況關(guān)注特殊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的極限承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)注構(gòu)建塑性時(shí)的局部穩(wěn)定性，確保梁、柱環(huán)節(jié)的側(cè)向穩(wěn)定性。盡量避免梁、柱出現(xiàn)側(cè)向彎扭失穩(wěn)問(wèn)題。在設(shè)計(jì)受彎構(gòu)件塑性區(qū)要保證相鄰支撐點(diǎn)間距、受壓翼緣寬度設(shè)置。在設(shè)計(jì)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)要保證其構(gòu)造簡(jiǎn)單，能夠以最快的速度就位、調(diào)整。設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)時(shí)要避免出現(xiàn)鋼板層狀撕裂的情況。對(duì)于構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的接縫寬度而言，要綜合考慮風(fēng)荷載、地震荷載的影響，重點(diǎn)關(guān)注不同連接節(jié)點(diǎn)的受力情況和安全性，結(jié)合所獲取的資料選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)【4】。

4 結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑相較于傳統(tǒng)建筑環(huán)保節(jié)能、建設(shè)周期短，具有很好的發(fā)展空間和前景，已經(jīng)得到了越來(lái)越多的推廣和應(yīng)用。但裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)仍存在一些問(wèn)題，各個(gè)環(huán)節(jié)之間的配合程度較差，甚至影響建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、合理性。因此，在針對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分掌握設(shè)計(jì)流程，了解其布局、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等要點(diǎn)內(nèi)容，確保設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)滿足裝配式建筑結(jié)構(gòu)的使用要求。