淺析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及其施工技術(shù)

謝國陽

摘? ? 要：在我國，現(xiàn)澆式混凝土建筑已經(jīng)發(fā)展了很長一段時間，技術(shù)成熟，我國絕大部分混凝土建筑都是現(xiàn)澆式建筑。但這種建筑模式也存在很大弊端，高能耗、高污染和施工周期長的問題與現(xiàn)階段國家提出的綠色經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展理念格格不入。實現(xiàn)新型建筑工業(yè)化是解決現(xiàn)有問題的有效手段，所謂新型建筑工業(yè)化是指著重強調(diào)信息化與建筑工業(yè)化的深度融合，包括設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、管理信息化和裝修一體化。而裝配整體式混凝土建筑是實現(xiàn)新型建筑工業(yè)化的主要方式和途徑。

關(guān)鍵詞：裝配式;建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計;施工

1? 關(guān)于裝配式建筑發(fā)展優(yōu)勢的簡要分析

在日益增長的市場經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展環(huán)境中出現(xiàn)的裝配式建筑是建筑新階段的體現(xiàn)，發(fā)展背景造就了其必然性，發(fā)展趨勢也給了它無限的發(fā)展空間。與傳統(tǒng)建筑相比，其在建筑技術(shù)、環(huán)保效果、施工工期、減少用工和建筑質(zhì)量等方面都有比較明顯的優(yōu)勢：（1）使得建筑技術(shù)進入了一個新時代。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化促進了裝配式的出現(xiàn)，將輕工業(yè)中流水線生產(chǎn)的理念應(yīng)用到建筑中，以“搭積木”的形式將建筑由“建”逐漸轉(zhuǎn)化為“搭”。這種轉(zhuǎn)變也在朝著建筑主流方向發(fā)展，施工過程中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件均是在工廠制作完成的，將建筑生產(chǎn)方式向高端制造業(yè)發(fā)展，開辟了建筑技術(shù)的新時代。（2）將節(jié)能環(huán)保有效的應(yīng)用到建筑中。由于裝配式建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件大多在工廠集中生產(chǎn)，減少了材料浪費，降低了建筑施工過程中的粉塵污染、噪聲污染，由于其低導(dǎo)熱性也可顯著降低保溫材料的熱損失。有利于空氣質(zhì)量的提升和生產(chǎn)生活環(huán)境的提升。（3）能有效縮短施工工期。將建筑施工拆分為工廠施工和現(xiàn)場施工兩部分使得兩者可同時進行。不僅提升了建造速度，縮短建設(shè)工期，而且由于裝配式建筑的現(xiàn)場施工為組合安裝有效降低了寒暑季、雨季等自然環(huán)境對建筑施工的影響。（4）減少了現(xiàn)場工人數(shù)量和用工時間。由于傳統(tǒng)建筑需要大量的工人進行建筑建設(shè)，裝配式的現(xiàn)場吊裝拼接極大的減少了用工人數(shù)。而且工速增加，工期減少也使得工人的工作時間降低許多。

2? 項目工程概況

本工程共由兩棟（12～13#棟）高層商住樓，3棟（14#、15#、16#棟）多層商業(yè)，1棟（17-A棟）高層酒店、寫字樓和 1 棟（17-B）棟高層公寓式酒店及其17-C#、17-D#樓以及兩層地下室組成。本工程為 12#、13# 住宅，高度為99.270m，采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，采用預(yù)制構(gòu)件的部位主要有：部分預(yù)制剪力墻、部分疊合梁、客廳疊合板、部分預(yù)制外墻、預(yù)制內(nèi)隔墻、標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制樓梯。

3? 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計：（1）預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計預(yù)制構(gòu)件制作前應(yīng)進行深化設(shè)計，深化設(shè)計文件應(yīng)根據(jù)本項目施工圖設(shè)計文件及選用的標(biāo)準(zhǔn)圖集、生產(chǎn)制作工藝、運輸條件和安裝施工要求等進行編制。預(yù)制構(gòu)件詳圖中的各類預(yù)留孔洞、預(yù)埋件和機電預(yù)留管線須與相關(guān)專業(yè)圖紙仔細核對無誤后方可下料制作。（2）預(yù)制構(gòu)件連接設(shè)計裝配式結(jié)構(gòu)豎向及水平接縫部位的鋼筋應(yīng)采用套筒灌漿連接，接頭要滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)制剪力墻中鋼筋接頭處套筒外側(cè)鋼筋的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于15mm，預(yù)制柱中鋼筋接頭處套筒外側(cè)箍筋的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于20mm，套筒之間的凈距不應(yīng)小于25mm。預(yù)制板、預(yù)制梁與后澆混凝土疊合層之間的結(jié)合面應(yīng)分別設(shè)置粗糙面。預(yù)制梁端面應(yīng)設(shè)置鍵槽且要設(shè)置粗糙面，鍵槽的尺寸和數(shù)量應(yīng)滿足國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范要求。預(yù)制剪力墻的頂部和底部與后澆混凝土的結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗糙面，側(cè)面與后澆混凝土的結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗糙面，也可設(shè)置鍵槽。粗糙面的面積不宜小于結(jié)合面的 80%。預(yù)制板的粗糙面凹凸深度不應(yīng)小于4mm，預(yù)制梁端、預(yù)制墻端的粗糙面凹凸深度不應(yīng)小于 6mm。預(yù)制構(gòu)件連接部位座漿材料的強度等級不應(yīng)低于被連接構(gòu)件混凝土強度規(guī)劃與設(shè)計·100·等級。（3）預(yù)制構(gòu)件構(gòu)造設(shè)計本工程預(yù)制樓板全部采用預(yù)制疊合單向板，底板開洞應(yīng)在制作時預(yù)留，開洞位置應(yīng)避開桁架鋼筋的位置。當(dāng)洞寬小于 300mm 時，受力鋼筋繞過洞口，不得切斷;當(dāng)洞寬大于300mm小于1000mm時，應(yīng)設(shè)洞邊附加筋，洞口每側(cè)各兩根，其截面積不小于被洞口截斷之鋼筋面積。屋面及立面收進的樓層應(yīng)在預(yù)制剪力墻頂部設(shè)置封閉的后澆鋼筋混凝土圈梁，圈梁應(yīng)與現(xiàn)澆或者疊合樓、屋蓋澆筑成整體。各層樓面位置，預(yù)制剪力墻頂部無后澆圈梁時，應(yīng)設(shè)置連續(xù)的水平后澆帶，水平后澆帶內(nèi)應(yīng)配置不少于2根連續(xù)縱向鋼筋，其直徑不宜小于12mm。（4）預(yù)制構(gòu)件的防水設(shè)計建筑在使用中長期中受到太陽輻射、雨雪、生活用水等環(huán)境的影響，因此要求混凝土不僅具有優(yōu)異的防水性，還要有良好的耐久性。裝配式建筑的預(yù)制樓板和外墻是建筑主要與環(huán)境接觸的部位，因此相鄰預(yù)制構(gòu)件的連接技術(shù)就成了影響建筑防水的關(guān)鍵因素。本工程的預(yù)制三明治外墻板所采用的防水形式為封閉型，這種防水密封主要有三道措施，其三明治外墻板采用的防水形式最外側(cè)采用的是高彈力聚氨酯耐候密封膠及泡沫棒，中間部分作為減壓空間，并使用防水橡膠條進行壓緊處理，內(nèi)側(cè)使用的是灌漿層砂漿封堵，從而有效的進行防水。

4? 裝配式建筑施工技術(shù)探討

裝配式建筑有著獨一無二的建造方式，我們對它的期望越大，在建造時對它的要求就更高。首先是裝配式建筑的構(gòu)件能在正常使用階段下保持足夠的彈性，尤其是構(gòu)件的連接部位應(yīng)保證良好的抗?jié)B性和抗裂度，也能使裝配式建筑承受一定如地震荷載類的偶然荷載，結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)嚴(yán)重損傷。在該破壞消退后也能通過對建筑的局部修復(fù)使建筑恢復(fù)正常使用狀態(tài)。對于罕遇地震對結(jié)構(gòu)的破壞也應(yīng)避免結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重倒塌，橫向構(gòu)件先于豎向構(gòu)件破壞以保證人員的及時疏散。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，裝配式建筑也應(yīng)具有一定的抗連續(xù)倒塌的能力。其次，對于在工廠預(yù)先制作加工的混凝土構(gòu)件應(yīng)保證構(gòu)件的強度、尺寸和其表面的平整性。先嚴(yán)格控制混凝土模板的質(zhì)量和混凝土中鋼筋綁扎和預(yù)埋件鋪設(shè)的質(zhì)量，仔細檢查刷完隔離涂料后才能開始澆筑，并嚴(yán)格按照混凝土的澆筑要求進行澆筑養(yǎng)護。當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)較大變形甚至是強度不足等不符合要求的情況時應(yīng)及時采取補救措施。預(yù)先制作好的裝配式構(gòu)件的另一重要環(huán)節(jié)就是運輸。應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的尺寸和數(shù)量選用大小合適的運輸車輛，為保證構(gòu)件在運輸過程中不出現(xiàn)損壞，應(yīng)將構(gòu)件合理的固定在運輸車輛上并設(shè)置緩沖材料保護構(gòu)件。運輸?shù)穆肪€需要提前制定好，車輛宜保持均勻的速度行駛，嚴(yán)禁出現(xiàn)急剎車、急轉(zhuǎn)彎和碰撞等情況。在施工現(xiàn)場應(yīng)提前制定出構(gòu)件的存放方案，對存放地進行預(yù)處理，壓實存放地地面防止構(gòu)件存放過程中地面凹陷損傷構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后應(yīng)根據(jù)存放方案存放。其中樓板、頂面、墻和柱等構(gòu)件宜豎向放置，梁構(gòu)件宜橫向放置。

5? 結(jié)束語

從上文對裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)的探討，我們可以發(fā)現(xiàn)裝配式建筑的設(shè)計使用仍然是以傳統(tǒng)的設(shè)計理念為參考，裝配式建筑是新的，但裝配式建筑背后的結(jié)構(gòu)理論和使用要求是不變的。我國的裝配式建筑仍處于初步階段，相信經(jīng)過一代又一代結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者的不斷探索，這種新型建筑類型一定會日趨成熟。

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