裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

李懷銀，郭曉林

（煙臺宏源熱電設(shè)計有限公司，山東 煙臺 264001）

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑是指現(xiàn)場用預(yù)制零件組裝而成的建筑物。具體而言，建筑的每個組件都根據(jù)建筑項目設(shè)計在工廠中預(yù)制，然后，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝。與傳統(tǒng)的施工方法相比，預(yù)制結(jié)構(gòu)具有很大的優(yōu)勢。首先，構(gòu)成建筑物結(jié)構(gòu)的幾乎所有組件都是在預(yù)制工廠中組裝的，因此，建筑物受氣候等環(huán)境因素的影響較小，這有助于控制建筑質(zhì)量以及施工進度和管理，并確保滿足建筑計劃。其次，裝配式建筑物采用標準化的設(shè)計和信息管理，具有更高的組成標準、生產(chǎn)效率和綜合成本效益，從而促進了現(xiàn)代建筑物的高標準和標準化設(shè)計。而且，在施工過程中幾乎沒有環(huán)境污染。裝配式建筑需要更多的現(xiàn)場組裝操作和更少的現(xiàn)場鑄造操作，從而實現(xiàn)建筑和裝飾的集成。因此，在施工過程中，不會有太多的建筑廢料，并且會降低建筑設(shè)備的噪聲水平。因此，它是一種滿足綠色建筑、節(jié)能和環(huán)保要求的施工方法。另外，裝配式建筑大大降低了現(xiàn)場施工的復(fù)雜性，人力資源投資也相對減少。高建設(shè)效率有助于成本控制和建設(shè)項目管理。盡管裝配式建筑的施工方法具有突出的優(yōu)勢，但在實踐中，對施工技術(shù)提出更高的要求，必須嚴格按照相關(guān)的設(shè)計要求和規(guī)范進行施工，保證項目的施工質(zhì)量。

2 裝配式建筑的基本特點以及技術(shù)應(yīng)用

近幾年來，裝配式建筑已經(jīng)在我國建筑業(yè)中取得廣泛的應(yīng)用，這樣的發(fā)展離不開我國各個地區(qū)經(jīng)濟政策的大力支持。目前為止，裝配式建筑已經(jīng)成了社會各界關(guān)注的焦點。我國大多數(shù)建筑的施工過程中，都會在規(guī)范操作和施工設(shè)計上涉及具體的施工項目。雖然裝配式設(shè)計技術(shù)具有非常強的新穎力，但是很多建筑施工單位還是會選取傳統(tǒng)的建筑施工模式，這也導(dǎo)致裝配式建筑技術(shù)后期的技術(shù)水平與之前相差太多。為了在施工中更好地應(yīng)用裝配式建筑設(shè)計技術(shù)，整個施工過程都要在根本條件滿足的前提下再進行后方施工，保證后期的施工與前期建筑設(shè)計保持一致。同時最重要的是技術(shù)在應(yīng)用時要保證每一個步驟都按照基本要求履行，這樣才能保證后期的建筑工作高效后期的建筑工作高效進行。

裝配式建筑在前期的設(shè)計工作上與傳統(tǒng)建筑施工設(shè)計及存在很多不同之處。不光是生產(chǎn)方式不同，在后期建筑的實際施工以及攪拌部分都存在很大的差異性。應(yīng)用裝配式建筑技術(shù)的原則就是要把整體的技術(shù)工作放在施工之前，因此裝配式建筑后期的施工過程非常復(fù)雜，前期的設(shè)計也會受到很多條件的束縛，使后期的實際施工存在很多隱患。為了能夠讓施工過程順利進行，在裝配式建筑設(shè)計時一定要做好提前的策劃工作，這是十分必要的，因為只有前期設(shè)計工作萬無一失，后期的施工才會順利進行。工作人員在應(yīng)用裝配式建筑技術(shù)時從綜合角度考慮施工過程所需要的資金投入、工程造價、原材料運輸費用、后期收益等。對于一個施工單位來講，一定要將整體施工的費用控制在自己的承受范圍之內(nèi)，在應(yīng)用裝配式建筑技術(shù)時，也要對施工的整體布局有充分的把握，讓后期完工之后的整體布局擁有更高的合理應(yīng)用性能，使建筑整體結(jié)構(gòu)具有強大的承受能力。在樓梯和陽臺等部位的建造時，一定要重點注意后期的應(yīng)用效果，一定要結(jié)合多種方案同時進行考量。在實際施工當中一定要保持最基本的操作原則，以避免其他結(jié)構(gòu)部位對其產(chǎn)生的不良影響。值得注意的是，在構(gòu)件處理過程中，為了保證構(gòu)件有第二次應(yīng)用效果，在數(shù)量上應(yīng)進行部分削減，讓整體利用率得到提升，節(jié)省企業(yè)的經(jīng)濟成本。

3 預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計與措施

3.1 分析預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

從預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)總體來看，框架結(jié)構(gòu)體系占有重要地位。與剪力墻結(jié)構(gòu)相比，框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量相對較輕，而且在材料的運輸過程中也比較方便。此外，類似的框架結(jié)構(gòu)在樓層偏低的建筑施工中應(yīng)用較多，迎合目前綠色環(huán)保的基本理念。框架結(jié)構(gòu)在施工過程當中的預(yù)制疊合板和疊合梁都是提前從工廠生產(chǎn)出來的，之后再通過運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場通過焊接和澆筑最終完成施工?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)該重點包括以下內(nèi)容：①要在框架結(jié)構(gòu)中的焊接設(shè)計上要重點關(guān)注，充分考慮其能夠承受的抗壓情況，針對位置的差異也要采取不同的焊接方法。同時軸力和剪力都是影響框架內(nèi)部載荷能力的重要因素。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算工作上可以分步進行；②要保證框架的整體設(shè)計一定要有平整性，尤其是要保證框架內(nèi)部支柱的穩(wěn)定程度。這里需要注意的是，框架內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的梁柱中心線一定要處于同一平面內(nèi)，并且方向一致；③對于裝配式建筑中的梁和柱來講，在交接處要以剛接點的方法進行，使底部筑基更加牢靠，混凝土的等級一定要在C30 以上。

3.2 分析預(yù)制裝配剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計

預(yù)制裝配剪力墻結(jié)構(gòu)主要是以剪力墻和梁板作為建筑物的主要受力結(jié)構(gòu)。預(yù)制剪力墻可以分為全預(yù)制剪力墻機構(gòu)和半預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計一定要滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011—2010）》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 3—2010）》這些標準規(guī)范。在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中一定要遵循以下幾點：①剪力墻在橫縱布置的安排上一定要根據(jù)實際情況進行，最好是在端部山墻結(jié)構(gòu)的倆側(cè)設(shè)置預(yù)制承重板。內(nèi)部墻體可以用預(yù)制承重板和預(yù)制輕質(zhì)填充物進行設(shè)置；②豎向的抗側(cè)力構(gòu)件可以利用澆筑連接帶與受力鋼筋漿錨融為一體，確保結(jié)構(gòu)的整體性；③在構(gòu)件連接間的設(shè)計上，一定要傳力明確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使裝配式建筑結(jié)構(gòu)具備良好的抗震能力。

如果在同一層的建筑施工中出現(xiàn)現(xiàn)澆剪力墻和預(yù)制剪力墻，在這種剪力墻結(jié)構(gòu)當中，抗震設(shè)計應(yīng)該通過VuE=0.6fyAsd+0.8N這樣的計算方式來施工。其中，VuE 為剪力墻水平接縫受剪承載力，N；fy 為鋼筋垂直穿入結(jié)合面的強度設(shè)計值，N；Asd 為鋼筋垂直穿過結(jié)合面的抗剪面積。

3.3 控制建筑成本

合理控制建筑工程成本是建筑單位在設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。為了能夠讓裝配式建筑在建筑成本上得到一個良好的控制，設(shè)計單位在PC 構(gòu)件的生產(chǎn)、運送和安裝環(huán)節(jié)就要進行準確地預(yù)算，從多方面角度考慮當?shù)毓S的構(gòu)件生產(chǎn)能力、施工單位的運輸能力和吊裝能力[6]。在施工之前就要對此次工程進行合理的造價預(yù)算，避免在施工過程中產(chǎn)生不必要的開支。目前PC 構(gòu)件的生產(chǎn)并沒有受到統(tǒng)一的規(guī)范，導(dǎo)致PC 構(gòu)件的生產(chǎn)市場不穩(wěn)定十分混亂，構(gòu)件成本偏高，從而阻礙相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。面對這樣的情況就需要設(shè)計單位在施工之前進行精準的施工預(yù)算，在構(gòu)件的種類上進行優(yōu)化，減小生產(chǎn)成本，從而使工程造價得到有效控制。同時在裝配式建筑施工當中，安裝的質(zhì)量也直接影響著建筑成本。所以在結(jié)構(gòu)施工圖紙上也要對運輸方式進行預(yù)估，最終實現(xiàn)成本的控制。

3.4 對構(gòu)件拆分進行設(shè)計

預(yù)制構(gòu)件設(shè)計的過程一定要參考生產(chǎn)單位的工藝生產(chǎn)水平，保證尺寸的合適，最大限度降低建筑物結(jié)構(gòu)之間存在的誤差，盡量避免尺寸導(dǎo)致的質(zhì)量問題。同時，對于施工單位的吊裝水平也要重點監(jiān)督，應(yīng)當采取合理的位置和方式來進行吊運。大部分單位對構(gòu)件進行拆分設(shè)計是為了降低施工成本和保證施工流程，這樣有利于在施工現(xiàn)場對各個施工點進行掌控。設(shè)計工作人員也要考慮安全性和構(gòu)件運輸方面的工作，不斷對預(yù)制構(gòu)件進行凋整拆分再設(shè)計，這樣才能使施工合計更合理。

3.5 進行裝配式建筑立面設(shè)計

在裝配式預(yù)制建筑的立面設(shè)計中，必須保持水平與垂直結(jié)構(gòu)相互組合，在水平結(jié)構(gòu)圖中必須對預(yù)制外墻進行分割。主要是將陽臺、窗戶分隔開來。在垂直結(jié)構(gòu)圖中，凸出的預(yù)制構(gòu)件應(yīng)該垂直于規(guī)則進行施工，陽臺的設(shè)計要在水平直立面上突出表現(xiàn)，使其在外墻形成一個單獨的主體，讓外立面成為許多陽臺包圍組合的垂直主體。除此之外，必須對外部細節(jié)進行嚴格強化的處理，合理采用預(yù)制陽臺和樓梯。

4 結(jié)語

綜上所述，目前我國的房屋建筑工程已經(jīng)隨著社會的發(fā)展，取得了超越預(yù)期的進步，隨著人們生活水平的提高，我國居民生活正在朝著城市化的方向發(fā)展，城市化的深入發(fā)展也讓房屋建筑工作越來越艱巨。裝配式建筑在現(xiàn)代化社會中滿足了“綠色建筑”的環(huán)保要求，是我國建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展的必然選擇。因此在裝配式建筑的設(shè)計過程中，設(shè)計人員要充分掌握設(shè)計流程，對整體布局和技術(shù)等重點內(nèi)容進行保障，最終使設(shè)計出來的建筑結(jié)構(gòu)能夠滿足裝配式建筑的基本要求。