分析與探討裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵點

楊燕英

【摘要】隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展，我國在借鑒和總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上大力發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)，大中城市大力推廣裝配式結(jié)構(gòu)建筑，裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用大大提高了建筑設(shè)計的建筑效率，并且保障了施工質(zhì)量。本文對裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵點進(jìn)行討論。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計;關(guān)鍵點

1995 年建設(shè)部印發(fā)了 《建筑工業(yè)化發(fā)展綱要》的通知，次年建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心成立，出臺了《住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化試點工作大綱》、《關(guān)于推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質(zhì)量的若干意見》，并批準(zhǔn)建立了多個國家級的住宅產(chǎn)業(yè)化試點城市、生產(chǎn)型基地以及以房地產(chǎn)開發(fā)商為龍頭的企業(yè)聯(lián)盟。目前，住宅業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)地位已經(jīng)確立，住宅建筑工業(yè)化必將是今后住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，我國建筑工業(yè)化已經(jīng)進(jìn)入持續(xù)、健康發(fā)展的新時期[1]。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)能夠提高建筑的建造效率，通過裝配式建筑結(jié)構(gòu)能夠使建筑施工更加安全，提高了建筑行業(yè)的靈活性，同時也更加符合綠色節(jié)能環(huán)保的建筑要求。裝配式設(shè)計的過程極其精密，本文對裝配式設(shè)計理念進(jìn)行敘述，對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點進(jìn)行分析。

1.裝配式建筑結(jié)構(gòu)

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，我國的裝配式結(jié)構(gòu)件制作往流程精細(xì)化、設(shè)計模數(shù)化發(fā)展，裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)效率得到了明顯的提升，裝配式結(jié)構(gòu)件的制作成本降低，同時裝配式結(jié)構(gòu)更加符合綠色環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，降低了工地施工中澆筑工作對環(huán)境的污染程度，并且在一定程度上減少了建筑材料的使用，符合節(jié)能要求。下面將對裝配結(jié)構(gòu)中常用的四種裝配模式進(jìn)行簡述。

1.1砌塊建筑

這種建筑使用預(yù)制塊狀材料砌成墻體，適用于三至五層的建筑物，對于高層砌塊而言，砌塊內(nèi)還會留有鋼筋孔道，加強(qiáng)砌塊建筑的物理強(qiáng)度，砌塊包含大中小三類，方便施工人員選擇，并且具有易搬運的特點，節(jié)約了施工時間。砌塊分為實心與空心兩類，根據(jù)建筑要求的不同可靈活使用，降低了施工難度，同時由于砌塊為預(yù)制構(gòu)件，減少了砌塊養(yǎng)護(hù)的工作量。

1.2升板和升層建筑

這種建筑的結(jié)構(gòu)體系是由板與柱聯(lián)合承重，在底層混凝土地面上重復(fù)澆筑各層樓板和屋面板，豎立預(yù)制鋼筋混凝土柱子，以柱為導(dǎo)桿，提升樓板和屋面板至設(shè)計高度，然后加以固定。至于內(nèi)外墻體，可現(xiàn)澆鋼筋混凝土，也可砌筑磚墻，還能安裝其它輕質(zhì)幕墻等。它將大量現(xiàn)澆過程挪到地面進(jìn)行，減少了高空作業(yè)和垂直運輸，節(jié)約了模板和腳手架工程，并減少了施工現(xiàn)場面積，非常適合施工現(xiàn)場受限的建筑，多用作商場、倉庫、工廠和多層車庫等。

1.3盒式建筑

這種建筑是從板材建筑的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型的裝配模式，通過墻體組裝完成盒式建筑的整體外部結(jié)構(gòu)，同時還能夠?qū)惺浇ㄖ膬?nèi)部進(jìn)行設(shè)備、裝修施工工作，之后將預(yù)制好的盒式建筑吊裝到施工現(xiàn)場，由施工人員對盒式建筑進(jìn)行管線鋪設(shè)，即可將盒式建筑投入使用。

1.4骨架板材建筑

這種建筑由預(yù)制的骨架和板材組成，承重結(jié)構(gòu)一般有兩種形式，一種是由柱、梁組成承重框架，再擱置樓板和非承重的內(nèi)外墻板的框架結(jié)構(gòu)體系;另一種是柱子和樓板組成承重的板柱結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)外墻板則是非承重構(gòu)件。骨架板材建筑內(nèi)部分隔靈活，適用于多層和高層的建筑。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵點

預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點的結(jié)構(gòu)設(shè)計是裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計關(guān)鍵，在對裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)掌握設(shè)計的關(guān)鍵點，使構(gòu)造節(jié)點與材料的選用滿足建筑的物理和力學(xué)性能、耐久性能及裝飾性能的要求。下面將對結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵點進(jìn)行探究，使各個連接節(jié)點滿足設(shè)計要求，增強(qiáng)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

2.1裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎栽谠O(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計，在裝配設(shè)計前需要協(xié)調(diào)各方面的專業(yè)人員進(jìn)行裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計的討論，裝配設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、少規(guī)格、多組合的設(shè)計原則，在材料選擇方面，裝配式設(shè)計應(yīng)當(dāng)選擇安全度、適用度、耐久度較高的建筑材料構(gòu)件制作，保障裝配結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量，同時在設(shè)計過程中還應(yīng)當(dāng)對防震工作展開討論，進(jìn)行細(xì)致的構(gòu)件深化設(shè)計。

在厘清裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計原則之后，下面針對各項設(shè)計進(jìn)行闡述。

2.2裝配式結(jié)構(gòu)的立體設(shè)計與平面設(shè)計

在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行實地數(shù)據(jù)調(diào)查，使設(shè)計方案與現(xiàn)場施工相匹配，根據(jù)實地調(diào)查結(jié)果確定設(shè)計方案，設(shè)計師根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計平面設(shè)計圖紙與立體設(shè)計圖紙。在設(shè)計初期設(shè)計師還應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計成本，確定建設(shè)工程施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定施工規(guī)模，之后再對設(shè)計圖紙進(jìn)行前期的設(shè)計，設(shè)計圖紙完成后再根據(jù)資金、施工現(xiàn)場等數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化修改工作，滿足業(yè)主要求[2]。在進(jìn)行設(shè)計過程中設(shè)計人員還可以運用BIM建模系統(tǒng)將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入整合，進(jìn)行信息化裝配結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計工作，從而幫助設(shè)計人員更好地進(jìn)行平面、立體圖紙的繪制。

2.3疊合板與墻體設(shè)計

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計是裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計中的核心工作。在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)保證結(jié)構(gòu)節(jié)點的穩(wěn)定性與安全性，使預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)能夠有效地連接各處區(qū)域，保障建筑的質(zhì)量。這就要求相關(guān)設(shè)計人員對于預(yù)制結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行科學(xué)論證，同時根據(jù)現(xiàn)場實際情況細(xì)化設(shè)計方案。設(shè)計師應(yīng)當(dāng)善于利用多種裝配式施工技術(shù)，保障良好的施工效果，達(dá)到縮短工期節(jié)約物資的目的。在設(shè)計過程中受力構(gòu)件是設(shè)計的重點內(nèi)容，在疊合板進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)滿足一定的設(shè)計要求，設(shè)計要求疊合板的厚度不得小于60mm，并且在采用150板時，應(yīng)當(dāng)采用PC層與RC層組合的形式進(jìn)行設(shè)計，確保疊合板的質(zhì)量。當(dāng)疊合板跨度高于3m時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)選用鋼架混合疊合板，當(dāng)跨度大于6m時，應(yīng)當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制板設(shè)計，增強(qiáng)疊合板的機(jī)械強(qiáng)度。從而更好地保障裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性，提高建筑的整體機(jī)械強(qiáng)度。預(yù)制剪力墻在施工過程中由于結(jié)構(gòu)件較多，導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件之間出現(xiàn)了過多的縫隙，針對這一問題，相關(guān)設(shè)計人員在進(jìn)行預(yù)制剪力墻設(shè)計時應(yīng)當(dāng)做好接縫的處理工作，同時保障施工的便易性，達(dá)到縮短工期的設(shè)計效果，在明確預(yù)制剪力墻的相關(guān)指標(biāo)后，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場施工特點對預(yù)制剪力墻做出設(shè)計，設(shè)計要求中明確指出裝配式結(jié)構(gòu)在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)保障承重構(gòu)件豎向受力的問題，豎向受力要均勻，且受力程度要低，保證豎向承重構(gòu)件上下對齊，并且沒有轉(zhuǎn)換。在一般的情況下護(hù)剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)先的設(shè)計選擇，便于預(yù)制結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)場安裝，內(nèi)部剪力墻設(shè)計由于施工安裝較為困難，所以應(yīng)當(dāng)予以排除。在進(jìn)行墻體底端加固作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)對豎向受力構(gòu)件進(jìn)行水泥的澆筑工作。在設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)采用現(xiàn)澆施工技術(shù)對混凝土進(jìn)行安裝施工工作。通過合理的裝配構(gòu)建結(jié)構(gòu)設(shè)計降低預(yù)制構(gòu)件的制作成本，提高了裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，同時現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計還能夠應(yīng)用于電梯結(jié)構(gòu)、樓板結(jié)構(gòu)之中，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)保障墻體結(jié)構(gòu)達(dá)到抗剪力的要求下，適當(dāng)采用少量的PC墻，確保預(yù)制力墻體的可靠性。疊合板與剪力墻是裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中最重要的部分，在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行有針對性的設(shè)計工作。

2.4樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計

在樓梯設(shè)計時應(yīng)當(dāng)按照混凝土構(gòu)件設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，設(shè)計人員一般選擇預(yù)埋鋼板及平臺焊接的方式進(jìn)行，增強(qiáng)樓體的穩(wěn)定性，提高樓梯整體的抗壓強(qiáng)度，在設(shè)計過程中設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對混凝土結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異與欄桿扶手等進(jìn)行設(shè)計考慮，首先考慮到吊裝過程中預(yù)制樓梯的吊裝孔道，其次考量鋼筋孔道與扶手、欄桿孔道，確保吊裝過程不會對預(yù)制樓梯造成損害，確保樓梯安裝過程的順利進(jìn)行。預(yù)制樓梯在設(shè)計過程中還應(yīng)當(dāng)考慮排水、防滑等問題，確保樓梯使用者的安全。在樓梯設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)考慮到腿腳不便的老年人、兒童，樓體結(jié)構(gòu)設(shè)計要符合人體工程學(xué)，達(dá)到省力的目的，提高樓梯設(shè)計質(zhì)量。

2.5裝配結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計

裝配結(jié)構(gòu)是一種預(yù)制件安裝的形式，預(yù)制件當(dāng)中難免會存在一些細(xì)微的問題，設(shè)計工作人員在對裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)對設(shè)計環(huán)節(jié)中的細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計。首先應(yīng)當(dāng)注重裝配結(jié)構(gòu)預(yù)制件的平面設(shè)計，在進(jìn)行平面設(shè)計時要保障平面布局的合理性，建筑門窗應(yīng)當(dāng)與平面設(shè)計相吻合，使門窗達(dá)到安全適用標(biāo)準(zhǔn)，一般采用上下對齊和成列分布的方案進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計人員還應(yīng)當(dāng)對細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計，要注重預(yù)制構(gòu)件之間的縫隙防水設(shè)計，保障預(yù)制構(gòu)件的耐久性，在墻板縫隙處、樓梯接縫處等位置進(jìn)行防水設(shè)計，保障其使用效果。在對一些特殊部位的節(jié)點進(jìn)行設(shè)計時要對其精確性進(jìn)行考量，并且要在接縫處進(jìn)行防水、防風(fēng)設(shè)計，保障室內(nèi)的保溫性能。在外墻與立面設(shè)計時，要達(dá)到美觀整潔經(jīng)濟(jì)的設(shè)計要求，墻體與墻體間的連接部分要做好加固工作，使裝配式結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計達(dá)到保溫、隔音、防水等硬性要求。

3.結(jié)束語

通過對裝配式建筑結(jié)構(gòu)的簡述中可以得知，裝配式建筑結(jié)構(gòu)有四種結(jié)構(gòu)模式，這四種模式應(yīng)用極為廣泛，并且各具特色，推進(jìn)了裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展;通過裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討可以得知，在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)首先厘清裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，加強(qiáng)平面圖紙與立體圖紙的設(shè)計質(zhì)量，在疊合板設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)計要求選擇合適的疊合板材料，并且注重剪力墻的設(shè)計，確保墻體的機(jī)械強(qiáng)度，在進(jìn)行樓體設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注重樓梯的吊裝原裝孔道設(shè)計，加強(qiáng)對裝配結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計，確保裝配結(jié)構(gòu)建筑的適用性。

參考文獻(xiàn)

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[2]廖華剛.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點探究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020，（26）：692.

（作者單位：廣西大學(xué)南寧學(xué)院）

【中圖分類號】TU3

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）10-0086-02