預制裝配式建筑結構體系與設計

季波

摘? ? 要：當下預制裝配式建筑結構體系正處于高速發(fā)展階段，符合生態(tài)文明城市的建設需求，是建筑行業(yè)相應國家可持續(xù)發(fā)展號召的重要體現(xiàn)。各地區(qū)的工程建設過程中，要不斷深入推廣預制裝配式建筑結構體系，提高工程項目的建設質量，促進建筑行業(yè)取得更加穩(wěn)定、長足的發(fā)展。

關鍵詞：預制裝配式;建筑結構;體系;設計

1? ?前言

預制裝配式建筑作為一種新型建筑手段，全球很多發(fā)達國家都是采用預制裝配式建筑施工方案，應用較為廣泛。從我國現(xiàn)階段發(fā)展來看，預制裝配式建筑在處于發(fā)展初期，還有很大的發(fā)展空間。近些年，預制裝配式建筑使用比例有了明顯上升，也取得了優(yōu)異的成績，但也存在著些許不足，如構件成本高、缺乏關鍵技術、缺乏統(tǒng)一標準等。當然，相比傳統(tǒng)施工方案，預制裝配式建筑具有施工效率高、風險低等優(yōu)勢，可以提升工程效益。總之，想要避免預制裝配式建筑的問題，就必須要做好設計工作，這樣才能夠實現(xiàn)最終建設目標。

2? 預制裝配式建筑的優(yōu)勢與不足

2.1? 優(yōu)勢

（1）生產(chǎn)率高。由于是車間統(tǒng)一生產(chǎn)構件，效率有所提升，在現(xiàn)場進行組裝施工，減少了澆筑等環(huán)節(jié)，幾乎不需要腳手架、抹灰工程。再加上管線、插座等都是生產(chǎn)中預留，可以大大提高建筑生產(chǎn)率。

（2）精度高。流水線生產(chǎn)中要求統(tǒng)一標準，因此預埋件、門窗洞口預留等定位非常精準，可以保證建筑的整體質量，保證生產(chǎn)精度。

（3）質量高。將構件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行機械吊裝、組裝，減少了混凝土澆筑與養(yǎng)護環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)施工方案會因為多種因素影響出現(xiàn)混凝土裂縫，而預制構件不會出現(xiàn)此類問題。

2.2? 不足

（1）成本高。不同建筑工程的使用功能、建設標準，建筑平面形狀千差萬別，如果根據(jù)建筑特有平面生產(chǎn)模具，則會大大提高生產(chǎn)成本，導致很多建筑因為成本過高而更改設計方案。

（2）技術要求高。裝配式建筑在拆分組裝之后，接縫與節(jié)點作為結構受力、建筑防水的薄弱環(huán)節(jié)。再施工中，接縫、節(jié)點連接都是通過預留鋼筋焊接完成，之后再采用高等級混凝土加入膨脹劑澆筑搗實澆筑密封。雖然建筑最終的耐久性、抗震性可以滿足要求，但是技術難度較大，設計中還需要考慮構件拆分組裝的離散性，要適當加大拆分構件預留鋼筋。

（3）開裂預防。在構建運輸、吊裝中需要預防構件開裂問題，通常構件上都會設置4個吊點模擬運輸和吊裝受力情況，如果實際施工受力情況和模擬受力情況相近，則在實際生產(chǎn)當中開裂概率很小。但實際運輸、吊裝中往往與模擬情況相差甚遠，因此很難做到不開裂。正是考慮到運輸、吊裝中存在著不確定因素，因此最常見的方法就是加強被拆分構件構造配筋。

3? 預制裝配式建筑設計要點

3.1? 立面設計要點

（1）采用多樣化的組合方式。例如，通過多種標準化預制模塊依照不同方式的排列、組合，優(yōu)化建筑形體，帶來三維立體的視覺效果，彰顯裝配式建筑特色。（2）注重層次的打造。建筑立面通常包括外墻、女兒墻、空調板、屋頂、陽臺等結構，以上結構元素的存在形態(tài)均會影響整個立面的設計效果。要求不同元素之間在尺寸、形態(tài)上相互搭配，豐富立面層次，并為預制構件的標準化生產(chǎn)提供便利。（3）借用質感、色彩、紋理等藝術元素，提高立面審美。

例如，混凝土、裝飾性混凝土、瓷板、涂料等材料，在質感上的表現(xiàn)差異明顯，結合建筑所在區(qū)域及其使用功能，選取適當質感的立面材料，能夠使立面更為風格化。陽臺、空調板等體型較小的結構，改變其尺寸比例或顏色，將其設計為立面的裝飾性元素，而百葉、掛板等非結構預制構件，其設計更為靈活，更適合發(fā)展成為立面裝飾元素。

3.2? 平面設計要點

平面設計的首要原則為協(xié)調性，通過反復的測量、評估和對比，找出最佳尺寸及類型設計方案，進而達到彰顯裝配式建筑優(yōu)勢、提高工程質量、降低建設成本的目的。例如在設計之前，依照建筑各區(qū)域功能分布，劃分整個空間，確定模塊類型并設計對應的組合方法。依照先標準化功能模塊、后套型模塊、套型模塊組成單元模塊、單元模塊打造整體構造的順序進行平面設計，該原則與工業(yè)化生產(chǎn)的要求相適應。以裝配式建筑中相對常用的大空間布局設計為例，此種布局設計形式能夠為承重墻、管線系統(tǒng)等結構找到最佳的存在位置，整個空間的靈活利用率更高，在實現(xiàn)建筑工程的基礎上，能夠盡量減少對承重墻結構的需求，為隔板拆卸作業(yè)提供方便。

3.3? 連接設計要點

裝配式建筑中連接點的位置、連接方式、連接技術的選擇都要以建筑功能需求作為基礎，確保連接設計標準、可靠。連接構造設計要依照裝配式建筑的連接技術水平進行。在設計過程中，相關人員就要依照連接形式的技術標準及操作要求進行技術方案制定。對于鋼筋混凝土裝配式建筑來說，結構受力情況也是開展設計工作一項參考要素，保證每一節(jié)點位置都足以承受對應荷載及傳遞應力，提升結構安全性和穩(wěn)定性。

3.4? 管線設計要點

管線系統(tǒng)施工過程相對復雜，需要得到其他各部門施工作業(yè)的有效配合。在設計階段項目，應結合管線系統(tǒng)位置、走向規(guī)劃，預留管線排布空間。例如，電氣工程中的系統(tǒng)接地、電線電纜的敷設、排水管道系統(tǒng)排布等。管線預留設計要點總結如下：對各類管線所在的區(qū)域及具體位置進行確認，設計管線預留施工方案;依照裝配式建筑要求，檢驗管線預留工作的合理性，避免其影響其他建筑功能的實現(xiàn);借助BIM技術，驗證系統(tǒng)中是否存在碰撞點或遺漏部分;避免管線間相互交叉;預留管線的位置選擇不能影響其他施工作業(yè)的正常開展。

3.5? 預制設計要點

預制設計是整個裝配式建筑設計工作的重中之重，在預制設計過程中，盡可能滿足對規(guī)范化、統(tǒng)一化、模塊化的要求。合理選擇各預制構件的尺寸、外觀、性能，提高預制構件適用程度，降低后期安裝復雜性，合理節(jié)約建設成本。首先，對結構復雜、重要程度較高的構件，結合實際情況，選擇混凝土澆筑的方式對其安全穩(wěn)定性進行強化。適當降低單個構件的外觀及自重大小，其原因是若構件體積及重量較大，在后期運輸及安裝過程中容易導致構件損壞。在設計過程中，應予以充分考慮，為后期裝配式建筑建設工作創(chuàng)造更多便利。其次，提高構件的強度、使用壽命、抗震、防火性能，提升裝配式建筑的整體質量。再次，對于非承重類結構，盡量選用密度低、拆裝方便且具備優(yōu)良隔音、保溫性能的材料。做好非承重結構與主體結構之間的連接方式設計，延長建筑服務壽命。用于廚衛(wèi)等區(qū)域的預制結構，在選材還還要同時具備一定的防潮、防水功能，以免在后期使用過程中，因空間使用特殊性導致構件質量下降。最后，建筑樓板的設計應盡量選用現(xiàn)澆或疊合的形式，使其與墻體之間連接緊密、穩(wěn)固。以疊合樓板為例，要求做好吊頂、燈具、管線系統(tǒng)的位置設計工作，在適當位置設置預留孔洞，提高后期安裝效果?？照{系統(tǒng)與陽臺結構相結合，因此這兩部分的設計工作應配合進行，確保預留孔洞的位置符合空調安裝要求。樓梯、扶手等結構在制作過程中需一次成型，合理選取相關參數(shù)非常關鍵。

4? 結束語

設計工作是預制裝配式建筑優(yōu)越性實現(xiàn)的基礎，做好方案設計、初步設計工作，并對立面設計、平面設計、連接構造、管線預留預制設計等工作進行嚴格的把控。確保各設計模塊之間充分協(xié)調，合理選取預制構件的外觀尺寸及性能參數(shù)，為后期施工作業(yè)提供科學、可靠的理論依據(jù)，促使建筑行業(yè)實現(xiàn)模塊化、節(jié)能化、健康化發(fā)展。

參考文獻：

[1] 張斌翔.預制裝配式建筑的設計要點研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（15）：62.

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