裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)研究

肖光耀

深圳市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，廣東 深圳 518029

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)建筑行業(yè)取得了良好的發(fā)展成果，建筑企業(yè)要想提升社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，就應(yīng)注重優(yōu)化創(chuàng)新。裝配式建筑作為一種新型的建筑形式，有著諸多優(yōu)勢(shì)，不僅能減少氣候環(huán)境的負(fù)面影響，而且能顯著提升整體施工效率，節(jié)約人力、物力、財(cái)力，還能靈活劃分空間，實(shí)現(xiàn)自由分割房間。相關(guān)單位要想確保裝配式建筑工作有序開展，應(yīng)關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并發(fā)揮現(xiàn)代化施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1 裝配式建筑發(fā)展背景及優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑誕生于20世紀(jì)中后期，一開始在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家先行采用，但是對(duì)于美國(guó)和日本而言，由于地理位置不同，裝配式的發(fā)展也存在差異性，有著各自的特點(diǎn)。裝配式建筑分為三種類型：裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑、裝配式木結(jié)構(gòu)建筑、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑。美國(guó)許多大城市注重采用混凝土裝配式建筑建造住宅區(qū)，經(jīng)濟(jì)落后的城鎮(zhèn)地區(qū)則采用鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)裝配式建筑。日本的地域面積較少，且處于沿海地區(qū)，時(shí)常發(fā)生地震，因此日本的裝配式建筑更加注重抗震性能。我國(guó)裝配式起步較晚，但是混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及木結(jié)構(gòu)等有著廣闊的發(fā)展空間，其中混凝土裝配式結(jié)構(gòu)在大多數(shù)地區(qū)被推廣應(yīng)用，提升了裝配式建筑的覆蓋率，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)改革和創(chuàng)新[1-2]。

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，裝配式建筑是建筑新時(shí)期的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑在各方面都具有優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在采用先進(jìn)的建筑技術(shù)、環(huán)保效果好、施工工期較短、建筑總體質(zhì)量?jī)?yōu)，促使建筑技術(shù)進(jìn)入新時(shí)代[3]。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵內(nèi)容

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)不同，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，不僅要求設(shè)計(jì)人員具備力學(xué)理念、結(jié)構(gòu)專業(yè)知識(shí)，還要經(jīng)過實(shí)踐，細(xì)致全面考量結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，從而確保各項(xiàng)工作的有序開展。我國(guó)政府所制定的規(guī)范條例中明確指出裝配式混凝土設(shè)計(jì)理念與現(xiàn)澆混凝土有一致性特點(diǎn)，還提出了裝配式混凝土的關(guān)鍵設(shè)計(jì)流程，要求觀察建筑預(yù)制特征，明確各參數(shù)準(zhǔn)確性，再綜合了解建筑的環(huán)境情況，完成初步設(shè)計(jì)方案。在這一過程中，要關(guān)注方案的可實(shí)施性及對(duì)施工產(chǎn)生影響因素，發(fā)揮出建筑信息模型（BIM）技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)將設(shè)計(jì)方案與施工方案兩者相互整合，共同制作成為數(shù)字模型，采用數(shù)字化信息平臺(tái)來將結(jié)構(gòu)和設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)方案優(yōu)化[4]。

裝配式建筑是將工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件和部品部件在工地裝配而成的建筑，要求構(gòu)件和部件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。其充分考慮預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝、模板利用，以少規(guī)格、多組合的理念進(jìn)行構(gòu)件和產(chǎn)品的組合設(shè)計(jì)。預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是從建筑的整體協(xié)調(diào)性出發(fā)，改變?cè)械摹跋劝船F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后拆分預(yù)制構(gòu)件”設(shè)計(jì)思路，采用“標(biāo)準(zhǔn)化、序列化預(yù)制構(gòu)件來組合出建筑樓棟”的全新設(shè)計(jì)思路，發(fā)揮裝配式建筑的工業(yè)化特點(diǎn)。從建筑的整體協(xié)調(diào)性出發(fā)，發(fā)揮裝配式建筑的工業(yè)化特點(diǎn)，提高裝配式建筑的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)施工效率[5]。

預(yù)制凸窗的標(biāo)準(zhǔn)化是要盡量將預(yù)制凸窗跟結(jié)構(gòu)主體梁分開，盡量避免采用內(nèi)嵌式凸窗，而采用外掛凸窗。外墻標(biāo)準(zhǔn)化分為兩個(gè)層次：（1）形狀上的標(biāo)準(zhǔn)化，要求在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)時(shí)，盡量做到戶型標(biāo)準(zhǔn)化，減少戶型，統(tǒng)一層高；（2）各個(gè)樓層的墻體配筋盡量統(tǒng)一，即配筋上的標(biāo)準(zhǔn)化。外墻構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，一般不考慮邊緣構(gòu)件的預(yù)制，只考慮中間構(gòu)造墻身的預(yù)制。構(gòu)造墻身的配筋一般按規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造配筋配備，不容易隨樓層發(fā)生變化，有利于工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

2.2 施工技術(shù)關(guān)鍵內(nèi)容

裝配式建筑較為專業(yè)，故構(gòu)造形式獨(dú)特，主要體現(xiàn)在裝配式建筑的構(gòu)件在正常使用背景下始終可以保持良好彈性。構(gòu)件的連接部位要確保有著良好的抗裂性能和抗?jié)B性能，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷。即使存在破壞，在破壞逐漸消除后也能夠進(jìn)一步對(duì)建筑進(jìn)行局部修復(fù)，確保建筑始終能夠正常使用。例如，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，裝配式建筑的抗連續(xù)倒塌能力會(huì)有效防止火災(zāi)蔓延，避免產(chǎn)生較大破壞。裝配式建筑的運(yùn)輸環(huán)節(jié)也至關(guān)重要，需依據(jù)構(gòu)件數(shù)量、尺寸，選擇合理的運(yùn)輸車輛，確保各構(gòu)件在運(yùn)輸中避免受到其他因素影響而出現(xiàn)損壞。同時(shí)，在運(yùn)輸過程中，工作人員要將構(gòu)件固定在車輛上，放置緩沖材料保護(hù)。另外，運(yùn)輸車輛在發(fā)動(dòng)前應(yīng)提前設(shè)定好運(yùn)輸路線，保持勻速行駛，避免出現(xiàn)急剎車或者急轉(zhuǎn)彎等問題[6]。

對(duì)于裝配式建筑的施工技術(shù)，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)施工極為關(guān)鍵，因此文章主要針對(duì)預(yù)制構(gòu)件定位、預(yù)制構(gòu)件防漏漿以及預(yù)制構(gòu)件的鋼筋連接三個(gè)方面進(jìn)行闡述。針對(duì)預(yù)制構(gòu)件吊裝作業(yè)環(huán)節(jié)，首先，要采取措施，以避免預(yù)制構(gòu)件破損；其次，考慮預(yù)制構(gòu)件的安裝效率及施工質(zhì)量，建議將預(yù)制構(gòu)件兩側(cè)鋁模板C槽增高（見圖1、圖2），以達(dá)到輔助預(yù)制構(gòu)件吊裝就位的目的。同時(shí)，根據(jù)光是沿直線傳播的原理，采用紅外線或激光儀等吊裝設(shè)備輔助預(yù)制構(gòu)件的吊裝作業(yè)，還可采用智能化吊裝系統(tǒng)以起到輔助預(yù)制構(gòu)件吊裝的作用。

圖1 增高鋁模C槽輔助預(yù)制構(gòu)件就位

圖2 預(yù)制構(gòu)件就位圖

因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)為剛性連接，所以預(yù)制構(gòu)件防漏漿與現(xiàn)澆剪力墻交接位置的防漏漿處理也是裝配式建筑施工的重點(diǎn)之一。針對(duì)預(yù)制構(gòu)件防漏漿，首先，對(duì)預(yù)制凸窗的窗口進(jìn)行整體預(yù)埋（見圖3），使預(yù)制凸窗起到良好的防水效果，減少窗周的滲漏隱患；其次，預(yù)制構(gòu)件與鋁模連接位置，深化設(shè)計(jì)凸窗預(yù)留壓槽（見圖4），防止構(gòu)件錯(cuò)臺(tái)及澆筑時(shí)構(gòu)件與鋁模連接縫處漏漿；最后，采用海綿條、雙面膠等材料封堵預(yù)制構(gòu)件與鋁模連接處。

圖3 預(yù)制凸窗窗框整體預(yù)埋

圖4 預(yù)制凸窗預(yù)留壓槽

針對(duì)預(yù)制構(gòu)件位置處的鋼筋節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，可將預(yù)制凸窗兩側(cè)封閉箍筋優(yōu)化成開口箍，提高預(yù)制凸窗安裝效率，以保證施工質(zhì)量；還可以深化預(yù)制凸窗預(yù)留加固鋼筋，加大部分鋼筋直徑，提高連接強(qiáng)度，取消部分鋼筋，從而提高施工效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)裝配式建筑目前依然處于初步發(fā)展階段，存在各種問題，主要體現(xiàn)為建筑成本較高，影響其發(fā)展。建筑行業(yè)要想促進(jìn)裝配式建筑穩(wěn)定進(jìn)步，就應(yīng)始終關(guān)注建設(shè)成本，

優(yōu)化和完善裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保各項(xiàng)工作嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并綜合考慮各方面問題，其中最關(guān)鍵的就是設(shè)計(jì)施工階段，要求相關(guān)人員系統(tǒng)研究和分析裝配式建筑，獲得更多技術(shù)資源。同時(shí)，只有制定全過程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程管控制度、完善設(shè)計(jì)體系，通過各種手段來完善施工工藝，才能顯著提升建筑工程整體質(zhì)量，為促進(jìn)裝配式建筑廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。