基于裝配式建筑結構設計要點分析

徐蓉

摘要：隨著我國建筑行業(yè)的顯著發(fā)展，其向工業(yè)化轉型的發(fā)展腳步也越來越快。飛速的發(fā)展速度使得裝配式建筑形式被人們普遍熟知，并且得到了越來越多的認可與使用。本文筆者就裝配式建筑結構設計的要點進行了簡要分析，以供參考。

Abstract： With the remarkable development of China's construction industry， the pace of its transition to industrialization is getting faster and faster. The rapid pace of development has made prefabricated architectural forms widely known and increasingly recognized and used. In this paper， the author briefly analyzes the points of the prefabricated building structure design for reference.

關鍵詞：裝配式建筑；結構設計要點；分析

Key words： prefabricated buildings；structural design points；analysis

中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0230-02

0 引言

近些年發(fā)展起來的裝配式建筑相對于傳統(tǒng)式的建筑而言，能夠更加有效地并且嚴格地控制建筑的質量，除此之外，發(fā)展裝配式建筑這一新型的建筑方式能夠提升建筑業(yè)整體的水平，主要表現(xiàn)為科技方面和管理方面。并且對于能源方面，可以節(jié)約建筑過程中所用的資源，這樣有利于建筑的可持續(xù)發(fā)展，這也是我國建筑行業(yè)需要發(fā)展的必要趨勢。所謂建筑結構設計指的就是設計人員對施工建筑的表達，并且需要將建筑的重要性、抗震防裂度、建筑場地的自然地質地貌等因素充分融合進去，最終表現(xiàn)在施工設計圖上。本文筆者就裝配式建筑結構設計的設計流程、預制構件的拆分、結構節(jié)點設計、圖紙校審，建筑成本控制五個方面進行分析討論。

1 設計流程

裝配式建筑的設計流程與傳統(tǒng)的建筑設計不同。在方案、總體、施工圖過程中，均應包括裝配式設計的相關內容，并且增加了裝配式結構的深化設計階段。

在方案階段，設計單位應充分了解項目的建設規(guī)模、定位目標及業(yè)主的成本控制要求。結構專業(yè)應選用符合抗震設計規(guī)范要求的結構類型，框架柱、剪力墻等抗側力構件宜上下連續(xù)，剪力墻結構的門窗洞口宜上下對齊，同時其平面位置和相對尺寸應滿足結構受力及預制構件設計要求?，F(xiàn)階段常見的裝配式結構型式有：裝配整體式框架結構、裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結構、裝配整體式剪力墻結構等。同時應與建設單位共同確定明確的裝配式技術實施方案，為后階段的設計工作提供依據(jù)。

在總體及施工圖階段，做好常規(guī)設計的同時，結構設計應充分了解裝配式建筑物的構件生產(chǎn)、運輸及現(xiàn)場裝配的技術要求。設計過程中，應確保設計、生產(chǎn)、施工間的緊密配合。裝配式結構施工圖為滿足工業(yè)化建造的要求，應優(yōu)化預制構件的種類，遵循受力合理、連接簡單、施工方便的原則。同時應與設備專業(yè)配合，滿足各專業(yè)管道，管線的預留預埋要求。

裝配式結構的深化設計階段，構件加工圖紙可由設計單位與預制構件加工廠配合設計完成，但結構專業(yè)需要提供預制構件的典型構件詳圖，進行構件脫模，吊裝階段的計算。同時還要考慮生產(chǎn)運輸和現(xiàn)場安裝時的吊鉤、臨時固定設施安裝孔的預留預埋。

裝配式結構的施工圖主要包括：預制構件平面布置圖（編號、重量、構件明細表等），預留插筋布置圖，各類典型預制構件示意圖，通用連接節(jié)點詳圖。裝配式結構的計算書主要包括：裝配式結構整體計算書、無支撐疊合構件兩階段計算書、接縫的受剪承載力計算、連接件和預埋件的承載力計算書、外掛墻板及連接節(jié)點計算書等。

2 預制構件的拆分

不同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結構，裝配式建筑的結構設計有著更高的要求：需要完成施工圖的設計和構件生產(chǎn)詳圖的設計。PC詳圖是工廠內生產(chǎn)預制構件的主要依據(jù)，工廠生產(chǎn)出的所有的預制構件，在拆分后的主體結構構件以及非結構構件都需要進行制作圖的設計工作。

進行構件拆分的因素主要有以下幾種：①進行構件拆分可以降低施工的綜合成本，以此來實現(xiàn)成本可控的結果；②便于現(xiàn)場施工，施工過程中大構件的出現(xiàn)會給施工人員帶來很大麻煩，因此對于大構件進行拆分可以減少施工的措施。③進行拆分工作有利于工廠對于構件的生產(chǎn)、構件運輸以及進行構件現(xiàn)場吊裝工作。④節(jié)點的設計科學合理。⑤構件標準化設計。

建筑在使用過程中會受到各種各樣外力的干擾，因此，建筑整體結構的安全可靠對于其使用來說是非常重要的。在施工前，對于構件進行科學的拆分是裝配式建筑標準化設計的核心環(huán)節(jié)。構件拆分不僅僅在于了解主體結構的受力情況，同時還會對建筑的功能、建筑的平立面、預制構件承載能力以及工程造價等等都會產(chǎn)生非常重要的影響。因此，在對構件拆分進行審查工作時，應嚴格按照“模數(shù)協(xié)調原則”來檢查各個預制構件的尺寸，拆分位置的精確程度，最大限度地減少預制構件的種類，從而優(yōu)化建筑的整體結構，使方案的設計努力得到質量好、功能高、既經(jīng)濟又實惠的最佳方案。

3 結構節(jié)點設計

在裝配式建筑工程中，對于預制構件的連接節(jié)點的設計，是裝配式建筑設計過程中的重中之重，同時也是在工程項目整體完成后極其容易出現(xiàn)質量問題的環(huán)節(jié)。所以，在進行結構的施工圖設計過程中，一定要注重設計中各個連接節(jié)點的結構安全性能，以保證在使用過程中傳力合理并且明確，節(jié)點處的計算分析與實際受力情況相符合。除此之外，還要做好節(jié)點位置的防水、防火等一系列的功能性設計。

裝配式節(jié)點的連接技術主要有套筒灌漿連接、漿錨搭接、螺栓連接、抗剪鍵槽等。根據(jù)不同的連接方式，需配合相應的節(jié)點計算及技術要求。

在現(xiàn)階段，裝配式建筑結構設計的基本原理是等同現(xiàn)澆。其意思是，在施工過程中，通過采用可靠地連接方式以及必要的結構與構造措施，使得裝配式混凝土結構的作用基本上和現(xiàn)澆混凝土結構的效果基本等同。除結構構件的連接方式之外，在施工過程中，必須根據(jù)建筑項目的具體情況和規(guī)范的要求做一些改善。

4 圖紙校審

不同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結構，裝配式建筑的結構設計有著更高的要求：需要完成結構施工圖的設計和裝配式構件生產(chǎn)詳圖的設計。

設計單位在所有的設計工作完成后，一定要對于設計圖進行審核并且校驗，以減少在施工過程中出現(xiàn)的一系列問題。在現(xiàn)階段的建筑業(yè)方面，所有設計師設計出來的成果，都是以圖紙的形式展現(xiàn)出來，因此，圖紙校審這一工作程序必不可少，這也是控制圖紙質量以及施工質量的最為有效的手段之一。但是，裝配式建筑這一新型建筑形式的施工圖以及工藝圖紙內容多，并且極為繁瑣，因此建議可以通過采用多種措施對圖紙進行審查，例如，可以使用BIM軟件建立模型，通過軟件對其自動碰撞檢查。除此之外，也可以將之前所出現(xiàn)過的常見的圖紙問題進行匯總，與需要進行校審的圖紙相比對，以此來完成圖紙的審查工作。

5 建筑成本控制

對于建設單位來說，控制好建筑工程的成本也是設計要求中的一個重要的環(huán)節(jié)。因此為了更好地推動裝配式建筑的成本控制，設計單位需要對PC構件的生產(chǎn)、運輸、和安裝的成本進行精確的預估，綜合考慮項目所在地區(qū)構件加工廠的生產(chǎn)能力，施工單位的運輸、吊裝等施工條件。在施工前對于整體工程項目進行成本預算，并且還要考慮在施工過程中減少不必要的開支。

目前，我國相關部門對于PC構件生產(chǎn)的相關標準并沒有統(tǒng)一制定，因此，這就導致了PC構件的生產(chǎn)市場比較混亂，相關構件的成本高，進而會限制相關行業(yè)的發(fā)展規(guī)模。這就需要設計單位在工作中提高預制構件的標準化程度，優(yōu)化預制構件種類，減小構件的生產(chǎn)成本，進而可以以此為基礎實現(xiàn)工程造價的有效控制。

作為裝配式建筑施工環(huán)節(jié)中的關鍵技術，預測構件安裝技術水平的高低和安裝的質量好壞也影響著建筑成本的高低。因此在結構施工圖中，還要對預測構件的運輸方式，安裝施工提出明確的技術要求，進而實現(xiàn)對于成本的控制。

6 結語

裝配式建筑結構設計是個系統(tǒng)的工作，需要設計人員具備十分扎實的理論基礎及自身極強的責任心。并且建筑結構設計也是整個建筑工作系統(tǒng)順利進行的前提。隨著時代的發(fā)展，以及人們生活水平的不斷提高，人們對于建筑的要求越來越高，裝配式建筑在實際的發(fā)展過程中逐漸轉變了建設方式，并且大力推進了建筑行業(yè)的成功轉型，其憑借著自身的優(yōu)勢，有效地迎合了人們的生活需求，這就使得裝配式建筑方式越來越受到人們的喜歡以及認可，裝配式建筑方式在實際的建筑施工過程中發(fā)揮著極為重要的作用。

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