基于模塊化的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳鋒

山東民藝建筑設(shè)計(jì)有限公司 山東德州 253000

1 建筑模塊化的概念

建筑模塊化是以建筑為研究主體，對整個建筑進(jìn)行詳細(xì)分析，按照不同功能將其空間、構(gòu)件等元素進(jìn)行適當(dāng)分類、統(tǒng)一歸并組合，形成功能相對單一的模塊，最終在進(jìn)行設(shè)計(jì)時將這些模塊進(jìn)行排列組合，像搭積木一樣組合成為一個建筑整體。以某建筑為例，首先，建筑由單元模塊組成;其次，將建筑單元模塊進(jìn)行分解，得到單元的若干層;再者，將各層按照功能進(jìn)行二次分解，獲得單一功能模塊。再通過合適的接口以及布局方法將這些功能模塊進(jìn)行平面組合成一個平面模塊，平面單元進(jìn)而立體組合成一個建筑整體。

模塊化建筑主要有預(yù)制裝配式建筑、集裝箱建筑等幾種建筑形式，預(yù)制裝配式建筑因被國家大力推廣，必將成為建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)化的主流，裝配式結(jié)構(gòu)體系有木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)類型，其中混凝土結(jié)構(gòu)相對其他兩種結(jié)構(gòu)而言，擁有耐久性好、剛度高、技術(shù)成熟等不可比擬的優(yōu)勢，在裝配式建筑中占主導(dǎo)地位。因此，本文將預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)作為主要研究對象。

2 裝配式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量高，工業(yè)化程度高。在勞動力價(jià)格大幅度上漲的情況下，不僅可以有效節(jié)省勞動力，降低工程造價(jià)，預(yù)制結(jié)構(gòu)可有效避免施工現(xiàn)場的揚(yáng)塵污染，減少工地潮濕，節(jié)約材料，減少施工垃圾，而且裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量好、效率高、施工浪費(fèi)少、施工噪音低等特點(diǎn)。在施工進(jìn)度上，構(gòu)件預(yù)制成型無需經(jīng)過現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)即可拼接完成，大幅縮減工期。在經(jīng)濟(jì)效益上，施工進(jìn)度加快之后，資金更易收回，綜合經(jīng)濟(jì)效益得以高效提升。在構(gòu)件質(zhì)量上，預(yù)制構(gòu)件廠條件好，產(chǎn)品質(zhì)量易于保證。在環(huán)保情況上，大大減少濕作業(yè)量，耗能和資源得以嚴(yán)格控制，對環(huán)保有利。

大力發(fā)展預(yù)制裝配式建筑，可以從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)方式進(jìn)一步現(xiàn)代化。它可以促進(jìn)一些新興產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動力，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，解決一些產(chǎn)能過剩的產(chǎn)業(yè)，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動力。但也存在一些不足的地方：裝配式結(jié)構(gòu)的整體性要比現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)差、整體性差、剛度差及抗震能力弱。

3 基于模塊化的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

某高層建筑工程項(xiàng)目屬于建筑住宅，總高度為99.372m，總體框架屬于裝配形式剪力墻結(jié)構(gòu)，所有預(yù)制的構(gòu)件實(shí)際適用的部位為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)層樓梯、內(nèi)隔墻、外墻、客廳部分疊合板及疊合梁、預(yù)制的部分剪力墻等。以該高層建筑工程項(xiàng)目為案例，綜合分析裝配式的建筑結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

3.1 深化設(shè)計(jì)

在制作預(yù)制構(gòu)件前期階段，需先開展深化設(shè)計(jì)工作，深化設(shè)計(jì)的文件需嚴(yán)格按照該高層建筑工程項(xiàng)目總體工程設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件、標(biāo)準(zhǔn)的圖集、生產(chǎn)工藝等，開展標(biāo)準(zhǔn)化的編制工作。預(yù)制的所有構(gòu)件相應(yīng)詳解圖當(dāng)中所有預(yù)留的孔洞、機(jī)電預(yù)留的管線、預(yù)埋件等，均需嚴(yán)格按照該高層建筑工程項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，予以逐一核對分析，以能夠?qū)⑶捌谏罨O(shè)計(jì)工作做好，為后期裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作奠定重要基礎(chǔ)。

3.2 連接性設(shè)計(jì)

裝配形式的建筑結(jié)構(gòu)，其豎向、水平等接縫部位的鋼筋，應(yīng)當(dāng)通過套筒的灌漿予以有效連接處理，其接頭也需充分滿足于該高層建筑工程項(xiàng)目總體建設(shè)要求。預(yù)制的相應(yīng)剪力墻，鋼筋的接頭處套筒外側(cè)部位箍筋形式混凝土，保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)在20mm以上，各個套筒間凈距離在25mm以上。預(yù)制的梁及后澆筑的混凝土，需疊合成結(jié)合面，分別進(jìn)行粗糙面的合理設(shè)置。預(yù)制的梁所在斷面位置，需安置好粗糙面及鍵槽，該鍵槽實(shí)際數(shù)量及尺寸等，均需符合于項(xiàng)目總體施工建設(shè)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)制的相應(yīng)剪力墻，其頂?shù)撞课恢?，與后澆筑的混凝土結(jié)合面，需進(jìn)行粗糙面的合理設(shè)置。側(cè)面與其后澆筑的混凝土所在結(jié)合面位置，也需設(shè)置好粗糙面及鍵槽。

3.3 鋼筋混凝土現(xiàn)澆構(gòu)件及裝配式的構(gòu)件設(shè)計(jì)

施工材料的設(shè)計(jì)，主要包含著兩個方面：第一，為混凝土施工材料的對比設(shè)計(jì)。裝配式的構(gòu)件，其對外加劑、礦物的摻合料、骨料、水泥等總體設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)澆筑鋼筋及混凝土設(shè)計(jì)要求等，需尤其注意確保骨料級別具有一定連續(xù)性優(yōu)勢，混凝土施工材料當(dāng)中不可摻入早強(qiáng)類型減水劑。裝配形式混凝土施工材料混合配比，需切實(shí)符合建筑結(jié)構(gòu)自身強(qiáng)度等級的各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求，并依據(jù)預(yù)制的構(gòu)件相關(guān)制作工藝、施工養(yǎng)護(hù)等各方面因素予以有效確定分析。裝配式的建筑結(jié)構(gòu)，處于同等條件狀況下養(yǎng)護(hù)施工，其混凝土的立方體相關(guān)試件實(shí)際抗壓強(qiáng)度等級必須符合于混凝土整體強(qiáng)度等級設(shè)計(jì)參數(shù)值75%該要求，不可低于15N/mm2才可脫模。第二，在鋼材、鋼筋及連接構(gòu)造設(shè)計(jì)方面?，F(xiàn)澆筑鋼筋及混凝土的構(gòu)件，其與預(yù)制的構(gòu)件實(shí)際使用期間，所有鋼筋均應(yīng)當(dāng)達(dá)到下列性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：鋼筋施工材料強(qiáng)度等級，應(yīng)在95%的保證率以上；吊環(huán)、吊鉤應(yīng)當(dāng)采用HPB300該級別的鋼筋施工材料，冷加工式鋼筋材料不可使用；抗震性能等級，應(yīng)是1-3級別斜撐的構(gòu)件、框架；鋼筋施工材料抗拉的強(qiáng)度實(shí)際測定值，應(yīng)當(dāng)與其屈服強(qiáng)度的實(shí)際測定值之間比例在1.25以上范圍；鋼筋施工材料屈服強(qiáng)度的級別實(shí)際測定值、屈服的強(qiáng)度級別標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，應(yīng)當(dāng)在1.30數(shù)值以內(nèi)；鋼筋施工材料最大拉力，實(shí)際伸長率實(shí)際測定值不可超過9%。

4 結(jié)語

建筑模塊化是標(biāo)準(zhǔn)化建造、一體化裝修的基礎(chǔ)，模塊化設(shè)計(jì)方法在建筑設(shè)計(jì)中具有很強(qiáng)的可操作性和先進(jìn)性，不僅能節(jié)省工期，加速資金周轉(zhuǎn)，而且能降低成本，減少勞動力投入。