裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工研究

蔡景書

【摘要】本次研究以住宅建筑作為主題，選取與現(xiàn)代住宅建筑施工方式密切相關(guān)的裝配式住宅作為研究對(duì)象，重點(diǎn)探討裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工問題。具體論述中先從設(shè)計(jì)的角度對(duì)裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)原則等進(jìn)行了一般性概述;然后從結(jié)構(gòu)構(gòu)架的角度對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體分析，最后結(jié)合施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)其中的施工要點(diǎn)進(jìn)行歸納說明。

【關(guān)鍵詞】裝配式住宅;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);施工;研究

現(xiàn)階段，在建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)制造方面，為了提升生產(chǎn)效率，發(fā)明了新型的裝配式施工方案。在這種施工方式下，建筑產(chǎn)品本身也會(huì)因其裝配需求而發(fā)生一些改變。以住宅建筑為例，在應(yīng)用裝配方式進(jìn)行施工建設(shè)時(shí)，就要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工工藝，以及施工流程等各個(gè)方面，進(jìn)行一些革新，使其適應(yīng)施工要求。下面以此為出發(fā)點(diǎn)對(duì)主題做出全面討論。

1、裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1.1設(shè)計(jì)理念

裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，主要是根據(jù)工業(yè)化思維，將建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進(jìn)行了分工處理，從而形成了整體施工與局部施工兩大施工部分，然后，再按照整體與部分之間的關(guān)系原理，借助資源匹配方式實(shí)現(xiàn)的新型建筑施工方式。因此，在設(shè)計(jì)理念方面，它主要運(yùn)用了“分工理念”、“合作理念”;而在設(shè)計(jì)理念的實(shí)用性層面，它集中體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)特征，因而表達(dá)了現(xiàn)代工業(yè)特征的簡(jiǎn)約理念，以及現(xiàn)代建筑產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模塊理念。

1.2設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)原則是根據(jù)所需要設(shè)計(jì)建筑產(chǎn)品的類型所決定，也就是說，什么樣的建筑類型，就要求預(yù)設(shè)與其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相一致的原則。比如，以住宅建筑為例，采用裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，就要在整體上突出結(jié)構(gòu)原則;而在預(yù)制方面則要求顯示整體性原則;裝配方面則必須滿足匹配性原則。從整體上對(duì)裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行歸納，可以概括為結(jié)構(gòu)合理原則、整體有效原則、匹配適度原則。除此之外，最主要的設(shè)計(jì)原則就是以結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的預(yù)制構(gòu)件的組合原則與拆分原則。

2、裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)階段，我國(guó)在住宅建筑裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，會(huì)根據(jù)其構(gòu)成要素進(jìn)行結(jié)構(gòu)合理化設(shè)計(jì)。以當(dāng)前的主要構(gòu)成要素分析，就是各類預(yù)制構(gòu)件。比如，通常的預(yù)制構(gòu)件若采用鋼筋混凝土技術(shù)，則需要預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)成，從常規(guī)的使用情況觀察，如預(yù)制外墻板構(gòu)件就屬此類。為了更好的進(jìn)行分析，下面通常一個(gè)例子進(jìn)行說明。

2.1工程概況

某住宅建筑工程總面積284654平方米，樓層共有22層，其中，1層到22層為裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)完成施工。其中的預(yù)制構(gòu)件相對(duì)復(fù)雜，具體包括了外墻板、疊合樓板、樓梯、陽臺(tái)板等各個(gè)構(gòu)件的預(yù)制。

2.2預(yù)制構(gòu)件

以預(yù)制外墻板構(gòu)建為例，選用鋼筋混凝土施工技術(shù)，在剪力墻結(jié)構(gòu)裝配整體建筑中，借助土墻板先墻體全部連接成一個(gè)完整的整體;然后，在水平方向選擇預(yù)留錨固筋現(xiàn)澆段連接方式、在垂直方向選擇鋼筋套筒灌漿連接方式、在墻體現(xiàn)澆帶方向選擇后澆帶灌漿連接方式。以預(yù)制疊合樓板為例，預(yù)制主要在地面完成，先按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，對(duì)其需要預(yù)制的樓板數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，明確其性能與承載負(fù)荷之后，采用木板支殼法進(jìn)行樓板模型搭建，然后選擇與之匹配的鋼筋進(jìn)行水平方向與垂直方面的交叉布筋;完成后檢驗(yàn)其分布情況，再進(jìn)行混凝土澆筑。樓梯與陽臺(tái)板構(gòu)件的預(yù)制與此方法相同，只是在形狀模型搭建方面存在外在形式差異。

2.3裝配建模

在該工程中，由于樓層較多，因此為了預(yù)制構(gòu)件數(shù)量與裝配率的合理化與具體化。由于現(xiàn)代化的裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用在整體上存在一致性，因此，為了裝配的安全與高效，一般會(huì)采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行建模統(tǒng)計(jì)。比如，在本次設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用中，就先采用了裝BIM軟件，利用其中的Bentely建模方式，對(duì)配裝戶型裝配率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。比如，以墻體裝配率為例，在具體的建模分析中，要求先對(duì)其現(xiàn)澆體積、預(yù)制墻體體積的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將其錄入系統(tǒng)之中，這樣就可以將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成體積統(tǒng)計(jì)圖。再如，樓板裝配率的計(jì)算，主要是結(jié)構(gòu)與分布為主要要素，然后，在拆分原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行面積計(jì)算，其它的預(yù)制構(gòu)件計(jì)算方式基本相同，均是采用多線段圈出面積即可。建模完成后，即可以按照主體結(jié)構(gòu)，即對(duì)本工程，共計(jì)105戶進(jìn)行豎向構(gòu)件、水平構(gòu)件、圍護(hù)墻和內(nèi)衛(wèi)墻，以及裝修和設(shè)備管線等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并用3D技術(shù)模擬裝配。確定符合此次施工設(shè)計(jì)方案預(yù)定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)后，在模擬評(píng)估復(fù)檢有效的前提下，開展裝配式施工。

3、裝配式住宅施工要點(diǎn)分析

首先，裝配式住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于系統(tǒng)性工程，而在施工時(shí)要求采用模塊連接的方式完成施工。因此，在實(shí)際施工中基本上采用吊裝方式，要求在吊裝時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)施工管理。具體而言，就是在總體上要有在線施工監(jiān)測(cè)與在線指導(dǎo)，并使在線管理與現(xiàn)場(chǎng)施工管理統(tǒng)一協(xié)調(diào)。比如，在外墻板預(yù)制構(gòu)件的裝配施工時(shí)，就要求先對(duì)各個(gè)方面的裝配模型進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后，按照施工要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。對(duì)于需要吊裝設(shè)備進(jìn)行吊裝連接的部分，則要求現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，先對(duì)其中的連接點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，并向安裝人員提明其位置，然后，預(yù)制構(gòu)件吊裝到位后，由施工人員進(jìn)行相應(yīng)的位置移動(dòng)與確定，并進(jìn)行固定。若是現(xiàn)澆式裝配，則要求對(duì)于預(yù)制件與現(xiàn)澆面先進(jìn)行一系列的處理，因?yàn)樾屡f接合部分的第三面區(qū)，會(huì)存在一系列的混凝土物理性能差異，從而導(dǎo)致開裂問題。通常在第三面區(qū)，先進(jìn)行接合面打磨、濕潤(rùn)，然后，再利用接觸面常規(guī)黏合劑進(jìn)行涂抹處理，完成后在進(jìn)行新舊混凝土構(gòu)件的連接，連接完成后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑連接，確保施工的安全性。其中，樓梯構(gòu)件、陽臺(tái)構(gòu)件、樓板構(gòu)件的連接，主要采用鋼筋布筋，混凝土現(xiàn)澆方式連接。

結(jié)語：

裝配式建筑施工方案，既有方法的屬性，也體現(xiàn)管理的特點(diǎn)。因此，在住宅建筑工程項(xiàng)目中，要采用此方案，就需要從實(shí)際出發(fā)，先從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層面對(duì)其進(jìn)行整體上的設(shè)計(jì)，然后，結(jié)合裝配方案構(gòu)成的各個(gè)環(huán)節(jié)，選取與之相匹配的要素，增加對(duì)施工環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)的把握，這樣可以更好的將它納入到一個(gè)整體的住宅建筑施工生產(chǎn)之中，有利于整體上實(shí)現(xiàn)由設(shè)計(jì)到施工，再到質(zhì)量驗(yàn)收環(huán)環(huán)相扣的施工體系，從而提升施工安全質(zhì)量控制。

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