關(guān)于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的施工因素分析

朱振宇

（山西省建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030013）

面對(duì)現(xiàn)代建筑行業(yè)飛快發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，綠色節(jié)能戰(zhàn)略大力實(shí)施，強(qiáng)調(diào)建設(shè)綠色節(jié)能型建筑，在滿足建筑行業(yè)發(fā)展需求的同時(shí)，降低建筑能源損耗和環(huán)境污染。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相較于普通建筑結(jié)構(gòu)更為特殊，為了保證后期施工便捷，提升施工質(zhì)量和效率，應(yīng)該綜合考量后期施工因素，推行集成化設(shè)計(jì)、裝配式施工和工業(yè)化生產(chǎn)，打造更符合節(jié)能環(huán)保需要的建筑工程，對(duì)于建筑行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。

1 裝配式建筑內(nèi)涵分析

1.1 生產(chǎn)式建造

裝配式建筑推行集約化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)，在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建筑理念基礎(chǔ)上，施工期間的構(gòu)件和部件全部是在工廠中制作，工廠生產(chǎn)的構(gòu)件質(zhì)量穩(wěn)定，可以最大程度上降低施工現(xiàn)場(chǎng)因素對(duì)質(zhì)量的影響，為后續(xù)施工活動(dòng)更順利展開奠定基礎(chǔ)。生產(chǎn)的構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后總裝，有助于加快裝配式建筑施工進(jìn)度，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升施工效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)方式逐漸被淘汰，開始推行集約、高效的建筑理念，改善傳統(tǒng)資源浪費(fèi)和質(zhì)量通病，打造高質(zhì)量工程[1]。

1.2 節(jié)能環(huán)保

綠色節(jié)能型建筑是建筑行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，裝配式建筑相較于傳統(tǒng)建筑而言優(yōu)勢(shì)突出，迎合節(jié)能環(huán)保要求，降低資源損耗和施工成本，現(xiàn)場(chǎng)安裝可以降低水泥和鋼材耗量，尤其是水資源的用量大大減少，有助于降低施工現(xiàn)場(chǎng)污染和破壞。裝配式建筑外墻敷設(shè)保溫層，可以減少夏季空調(diào)能耗和冬季采暖能耗，并且所選擇的保溫材料還具有降噪吸聲功能，最大程度上降低外界噪音的干擾。裝配式建筑的材料具有不可燃或是難燃特性，即便出現(xiàn)火災(zāi)，也可以有效阻礙火災(zāi)蔓延。相較于普通建筑，裝配式建筑的抗震等級(jí)更高，為人們生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

1.3 綜合效益

裝配式建筑較之傳統(tǒng)建筑的綜合效益更高，有助于設(shè)計(jì)多樣化、制造工廠化和施工裝配化，提升施工效率和質(zhì)量。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的施工因素

2.1 構(gòu)件尺寸和重量

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，構(gòu)件尺寸和重量限制是首要考量的施工因素之一，為了滿足裝配式工業(yè)化生產(chǎn)需要，應(yīng)該在工廠里生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)裝配施工[2]。施工現(xiàn)場(chǎng)很少具備預(yù)制生產(chǎn)條件，對(duì)質(zhì)量影響較大，而裝配式建筑可以最大程度上規(guī)避施工現(xiàn)場(chǎng)帶來的不良影響。諸如，預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)工廠運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于道路轉(zhuǎn)彎半徑、限寬和限高有著明確要求。這就需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分的實(shí)地調(diào)研，明確結(jié)構(gòu)受力特性，結(jié)合運(yùn)輸條件來確定構(gòu)件尺寸和質(zhì)量，規(guī)避預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)后受到運(yùn)輸條件限制，無法順利運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。

預(yù)制構(gòu)件專員過程中，除了考慮道路條件外，還要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)垂直運(yùn)輸設(shè)備作業(yè)的重量限制，施工中主要是以QTZ63 型塔吊應(yīng)用最為廣泛，如果是50m 起重臂，最大作業(yè)半徑50m 處起重量不超過1300kg，40m 處起重量不超過1800kg。需要注意的是，單個(gè)構(gòu)件重量超過起重量，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)整垂直運(yùn)輸設(shè)備，以便于更好的滿足高層建筑和超高層建筑施工需要[3]。

2.2 起重機(jī)械附著處強(qiáng)度

裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，施工期間很容易受到客觀因素影響，加劇施工質(zhì)量和安全問題出現(xiàn)?？v觀裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)來看，電梯和塔吊是主要的垂直運(yùn)輸設(shè)備，如果設(shè)備性能不符合高度要求，則需要將建筑物和附著架整合在一起，確保垂直運(yùn)輸設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。施工電梯附著架是建筑工程不可或缺的組成部分，對(duì)建筑所產(chǎn)生的應(yīng)力較小，但是塔吊附著架對(duì)建筑物產(chǎn)生的應(yīng)力較大，需要予以高度關(guān)注和重視[4]。裝配式建筑施工中常見的塔吊以QTZ63 為主，每個(gè)附著架有兩個(gè)附著點(diǎn)，在X 和Y 方向產(chǎn)生一個(gè)分力。塔吊附著架安裝后，結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大受到265kN 平面外應(yīng)力，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如果未能考慮附著點(diǎn)構(gòu)件的作用力，可能對(duì)構(gòu)件帶來不同程度上的破壞。所以，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該綜合考量構(gòu)件連接點(diǎn)的作用力，避免后期施工中破壞連接點(diǎn)穩(wěn)固性。通常情況下，塔吊生產(chǎn)廠家則會(huì)在使用說明書中予以明確說明，確定建筑物附著點(diǎn)受力情況，并對(duì)建筑物附著點(diǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算[5]。

2.3 外墻腳手架的構(gòu)件要求

在裝配式建筑后期施工過程中，外墻腳手架是施工中的主要安全保障措施，其中包括懸挑架、落地架和附著式升降架等。在多層建筑中落地架應(yīng)用廣泛，在具體搭設(shè)中可以將對(duì)建筑構(gòu)件的影響降到最小化。所以，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)綜合分析附著式升降架和懸挑架使用情況對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響情況。

懸挑架懸挑高度在20m 以下，立桿縱距1.5m，橫距1.05m，選擇I18 懸挑梁，固定端長度則是懸挑長度1.25 倍以上。支座構(gòu)件受力大概為32kN，懸挑梁固定端錨固點(diǎn)拉應(yīng)力16kN。附著式升降架每步架1.8m，長5 跨，每跨1.5m；架體跨0.9m，采用兩個(gè)附著支座的豎向荷載42kN 左右。

上述結(jié)構(gòu)對(duì)建筑產(chǎn)生的作用力較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算構(gòu)件單件和連接節(jié)點(diǎn)，明確作用力方向和大小，便于后續(xù)施工活動(dòng)有序開展，最大程度上消除安全隱患。在后期施工中，作用力對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑影響較小，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很少會(huì)綜合考量。但是，裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件受到外部作用力較大，裝配式建筑可能發(fā)生不同程度上的邊扭曲和變形。

2.4 建筑物料因素

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，物料因素對(duì)后期施工質(zhì)量影響較大，在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中，施工人員由于經(jīng)驗(yàn)不足，可能無法把控混凝土配合比合理性，埋下一系列質(zhì)量隱患。混合料拌制中，遵循少拌、勤拌原則；后期混凝土澆筑中，疊合板澆筑厚度較薄，如果粗骨料用量多，可能產(chǎn)生爛根問題。構(gòu)建安裝前，可能出現(xiàn)構(gòu)建尺寸偏差，影響到構(gòu)建平整度。所以，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前，需要將尺寸有誤差的構(gòu)件篩選出來，并做好成品構(gòu)件保護(hù)，避免移動(dòng)過程中受到損壞構(gòu)件，影響到裝配式建筑整體施工質(zhì)量。另外，還要考量環(huán)境因素，促使后續(xù)裝配式建筑施工活動(dòng)有序開展，消除潛在安全隱患，確保施工活動(dòng)安全有序進(jìn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑是建筑行業(yè)主流發(fā)展趨勢(shì)，面對(duì)現(xiàn)代建筑行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)，應(yīng)該整合建筑資源，分析后期施工因素，在工廠生產(chǎn)的構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，及時(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)，縮短施工強(qiáng)度和施工周期，提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，打造高質(zhì)量的工程。