裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

李帥

（保定市城鄉(xiāng)建筑設(shè)計(jì)研究院，河北 保定 071000）

引言

近年來，隨著我國(guó)建筑業(yè)快速發(fā)展，裝配式建筑應(yīng)用更加廣泛，裝配式建筑是一種綠色環(huán)保型的建筑，而且能夠快速施工，減少了施工時(shí)的污染。但是在裝配式建筑施工前期，要優(yōu)化布局設(shè)計(jì)建筑工程圖紙，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)好壞會(huì)影響到后期項(xiàng)目建設(shè)的效果。設(shè)計(jì)師要把握好各裝配施工環(huán)節(jié)要點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，不斷完善裝配式建筑施工設(shè)計(jì)方案，為后期裝配式建筑施工方案打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一、裝配式建筑結(jié)構(gòu)概述

（一）裝配式建筑的基本概念

裝配式建筑不僅具有結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)勢(shì)，還可以在施工建設(shè)的過程中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的控制，減小施工過程中的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。憑借這些優(yōu)勢(shì)，裝配式建筑得到了廣泛的應(yīng)用。從裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工流程來看，主要以設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝為主，在預(yù)制工廠內(nèi)根據(jù)前期所設(shè)計(jì)的各個(gè)構(gòu)件來組織生產(chǎn)，對(duì)各個(gè)構(gòu)件加以適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，保障構(gòu)件質(zhì)量，這種預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式有效提升了整體的施工效率。此外，裝配式建筑結(jié)構(gòu)下的施工安裝作業(yè)，有效實(shí)現(xiàn)了裝配安裝施工與裝配件設(shè)計(jì)的結(jié)合，保持了各個(gè)結(jié)構(gòu)施工的協(xié)調(diào)性與高效性。

（二）預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)具體如下：首先是流程相對(duì)精細(xì)，在對(duì)預(yù)制裝配式建筑體系進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，施工流程更為精細(xì)和全面，這使得建筑設(shè)計(jì)工作逐漸朝著精細(xì)化這一方向發(fā)展；其次是成本相對(duì)精細(xì)，在對(duì)預(yù)制裝配式建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要將設(shè)計(jì)的成果視為生產(chǎn)的主要依據(jù)，通常情況下，預(yù)制構(gòu)件的拆分方案存在一定的差異，所以，科學(xué)合理的建筑設(shè)計(jì)方案能夠?qū)Τ杀具M(jìn)行精細(xì)化的控制；同時(shí)，需要進(jìn)行一體化配合工作，預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)工作需要對(duì)設(shè)計(jì)成果予以優(yōu)化處理，這項(xiàng)工作的進(jìn)行需要建立在不同專業(yè)與廠家配合的基礎(chǔ)上，從而實(shí)現(xiàn)一體化管理的效果。此外，需要進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)工作，需要對(duì)不同的建筑元素進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)建筑參數(shù)予以控制，使得建筑模塊能夠建立起合作的關(guān)系，進(jìn)而提升建筑設(shè)計(jì)工作的標(biāo)準(zhǔn)化水平。

（三）裝配式建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

首先，可行性高。安全性與實(shí)用性對(duì)建筑工程來說非常重要，使用裝配式結(jié)構(gòu)可以更好地將各個(gè)建筑環(huán)節(jié)結(jié)合起來，從而保證整個(gè)建筑工程的穩(wěn)定性。有關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要結(jié)合具體情況對(duì)各個(gè)施工重點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，與此同時(shí)加強(qiáng)對(duì)材料的關(guān)注，保證將加工過后并且質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料投入使用。其次，保證建筑質(zhì)量。裝配式建筑結(jié)構(gòu)需要對(duì)大部分的生產(chǎn)構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)一生產(chǎn)與組裝，于是就在很大程度上減少了施工操作環(huán)節(jié)，從而在很大程度上保證了施工的準(zhǔn)確性，標(biāo)準(zhǔn)控制也更為嚴(yán)格，管理難度降低，使建筑質(zhì)量得到保證。另外，保證建筑的環(huán)保性與安全性。在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，包括零件組裝以及室內(nèi)設(shè)計(jì)在內(nèi)的諸多環(huán)節(jié)都會(huì)有專門的管理與考核機(jī)制，從而盡可能地保證操作的規(guī)范性，減少傳統(tǒng)建筑施工中存在的噪音、粉塵、操作不達(dá)標(biāo)等問題，有效保證建筑的環(huán)保性與安全性。

二、裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工要求

（一）裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可行性和實(shí)用性是必須要堅(jiān)持的原則。專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)該考慮裝配式建筑的使用功能、安全性和抗震性是否達(dá)到了結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求。由于裝配式建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素繁多，為促進(jìn)結(jié)構(gòu)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)開展精細(xì)化設(shè)計(jì)，以保障各個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)問題的處理。此外，裝配式建筑中的節(jié)能環(huán)保性設(shè)計(jì)也應(yīng)該達(dá)到要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合分析能源消耗、環(huán)境保護(hù)等方面的要求，將裝配式建筑的結(jié)構(gòu)高度、結(jié)構(gòu)不規(guī)則項(xiàng)、復(fù)雜指標(biāo)等控制在特定范圍內(nèi)。初步設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，尤其要進(jìn)行材料、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置等的綜合對(duì)比，從經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性等角度，確定最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求，采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，比如，選用BIM 技術(shù)來開展裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。在利用BIM 技術(shù)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，不僅要關(guān)注結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，更要注重建筑功能性的考慮，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑施工過程中的資源合理配置與利用，提高裝配式建筑的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)保效益。在開展裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先了解結(jié)構(gòu)的功能需求和特性，對(duì)整個(gè)裝配式建筑開展科學(xué)的結(jié)構(gòu)布局；其次，專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)結(jié)構(gòu)體系中相關(guān)參數(shù)加以科學(xué)配置，保障各個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的優(yōu)化。

（二）裝配式建筑施工要求

預(yù)制裝配施工設(shè)計(jì)規(guī)范中，需要根據(jù)建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范要求分析，判斷其實(shí)際的承載強(qiáng)度。按照分割設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整空間中存在的不靈活因素。采用合理的預(yù)制建設(shè)施工規(guī)范方式，結(jié)合自身的需求，采用符合墻體操作，提升技術(shù)空間的創(chuàng)新作用。預(yù)制樓板墻體、地面、屋面均采用新材料，可以有效地提升預(yù)制加工的節(jié)能環(huán)保水平，保證建筑整體施工質(zhì)量的合理性，最大限度地提高節(jié)能利用率。按照預(yù)制建筑施工的規(guī)范要求，將建筑材料、裝配材料進(jìn)行整合，對(duì)建筑外墻采用批量生產(chǎn)加工工藝，保證建筑整體施工的質(zhì)量合理性。通過各方面的技術(shù)規(guī)范要求，打破傳統(tǒng)的技術(shù)操作壁壘，降低傳統(tǒng)地基的承載力水平，重視優(yōu)化建筑的實(shí)際操作配置工序，優(yōu)化建筑施工的現(xiàn)場(chǎng)管理，滿足建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際安裝配置要求。

三、裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）實(shí)施全過程的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程管控

部分裝配式建筑存在著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本偏高、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)把控不嚴(yán)的情況，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程管控不嚴(yán)格所造成的。正是因?yàn)闆]有制定科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與施工環(huán)節(jié)的銜接性不足，無論是構(gòu)件生產(chǎn)還是施工作業(yè)中都面臨著多種質(zhì)量問題。因此，針對(duì)這一情況，在裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，處理好結(jié)構(gòu)圖紙、構(gòu)件預(yù)制和施工作業(yè)之間的緊密關(guān)系，通過不同環(huán)節(jié)的流程再造和銜接來保障設(shè)計(jì)工作的高效、有序進(jìn)行。各個(gè)工程企業(yè)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該不斷積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程加以調(diào)整與控制，簡(jiǎn)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)工序與流程，降低總體的施工難度，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件預(yù)制中的成本控制。

（二）科學(xué)設(shè)計(jì)裝配式連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件

想要科學(xué)設(shè)計(jì)裝配式連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需要確保水平接縫和豎向結(jié)構(gòu)的無縫銜接，并對(duì)銜接處進(jìn)行套筒灌漿處理，確保鋼筋連接穩(wěn)固，在對(duì)接頭進(jìn)行處理時(shí)，需要采用標(biāo)準(zhǔn)的處理技術(shù)。對(duì)于裝配式剪力墻構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)混凝土接頭套筒處進(jìn)行保護(hù)，確保其厚度合理，對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋接頭處，也需要將套筒外側(cè)通過混凝土進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于裝配式梁、板構(gòu)件和混凝土后澆疊合層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行連接，并科學(xué)區(qū)分粗糙面和鍵槽位置，確保鍵槽設(shè)計(jì)科學(xué)合理。根據(jù)粗糙面位置對(duì)后澆混凝土和裝配式剪力墻構(gòu)件底部和頂部進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，并對(duì)結(jié)合處采用鍵槽設(shè)計(jì)。

（三）結(jié)構(gòu)技術(shù)體系設(shè)計(jì)

技術(shù)體系是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起決定性作用的因素，這一問題十分重要，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)與施工的過程中需要加強(qiáng)對(duì)這一技術(shù)的運(yùn)用，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。先進(jìn)技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以在很大程度上促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系的不斷完善與優(yōu)化，從而促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)更好地發(fā)展。就當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)裝配式建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀來看，技術(shù)體系主要分為三種，分別為疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)以及整體框架結(jié)構(gòu)。為保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中一定要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)結(jié)構(gòu)技術(shù)體系進(jìn)行選擇，同時(shí)對(duì)每一個(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。在實(shí)際操作過程中，設(shè)計(jì)人員一定要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的考察，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)建筑的風(fēng)負(fù)荷以及抗震能力進(jìn)行分析，然后再通過結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計(jì)賦予建筑相應(yīng)的性能，保證技術(shù)體系選擇的合理性。疊合板與疊合梁一般使用在平面樓蓋中，豎向剪力墻構(gòu)架則用在單面或者是雙面的預(yù)制剪力墻中，為保證工程質(zhì)量，在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)鋼筋連接的時(shí)候，要注意嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

（四）預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)建筑的結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)只能發(fā)揮連接、傳遞的作用，達(dá)不到國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要注意優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，使其在連接時(shí)能快速準(zhǔn)確地完成，節(jié)省施工時(shí)間，連接節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化可有效提高建筑的抗震性，進(jìn)一步加強(qiáng)建筑的安全性。另外，在進(jìn)行連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，從而有效發(fā)揮節(jié)點(diǎn)作用。節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化可有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保障工程的整體質(zhì)量和安全性。

四、裝配式建筑施工技術(shù)要點(diǎn)

（一）構(gòu)件吊裝技術(shù)分析

裝配式建筑構(gòu)件主要包括干式構(gòu)件和濕式構(gòu)件兩種。不同的構(gòu)件，吊裝施工流程也不盡相同。在吊裝施工過程中，施工企業(yè)需要根據(jù)構(gòu)件的不同類型，采取相應(yīng)的吊裝技術(shù)，實(shí)施不同的吊裝流程。例如，在進(jìn)行干式構(gòu)件的吊裝作業(yè)之前，首先需要對(duì)建筑本身進(jìn)行放樣作業(yè)，然后根據(jù)放樣所取得的模型，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的吊裝，最后對(duì)各個(gè)構(gòu)件之間的縫隙進(jìn)行灌澆、加固，在以上工序完成后，進(jìn)行外墻保溫、裝飾作業(yè)；而濕式構(gòu)件同樣需要在吊裝之前進(jìn)行放樣作業(yè)，然后吊裝預(yù)制構(gòu)件、進(jìn)行混凝土澆筑，在完成基礎(chǔ)吊裝后，還需要對(duì)其進(jìn)行機(jī)電施工作業(yè)對(duì)其進(jìn)行加固，在加固作業(yè)基礎(chǔ)上，最后進(jìn)行各個(gè)構(gòu)件之間的灌澆施工。

（二）預(yù)制裝配剪力墻施工技術(shù)

按照現(xiàn)代預(yù)制裝配建筑施工技術(shù)要求，按照預(yù)制裝配的連接方式，構(gòu)建預(yù)制構(gòu)件。在連接操作方式方法分析中，需要明確建筑整體竣工質(zhì)量符合實(shí)際連接規(guī)范要求。根據(jù)預(yù)制裝配的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇螺栓連接的方式，確定預(yù)制構(gòu)件的緊密連接操作方式。在保障精密連接操作規(guī)范要求的情況下，提升建筑施工的技術(shù)水平。按照實(shí)際安裝操作方式，方便鋼筋的拆裝使用，需要在建筑下層制定預(yù)留，借助螺栓完整剪力墻的固定工作，提高預(yù)制裝配的整體合理性，完善預(yù)制建筑施工水平。在預(yù)制裝配操作施工技術(shù)規(guī)范中，需要考慮剪力墻與主體施工的連接方式，確定連接方式，保證螺栓連接與建筑整體緊密可控，保證預(yù)制裝配施工的有效性，避免墻體出現(xiàn)移動(dòng)問題。

（三）外墻裝配式施工防水處理

對(duì)于防水技術(shù)的應(yīng)用需要嚴(yán)格根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，并根據(jù)實(shí)際的裝配式外墻施工情況科學(xué)進(jìn)行處理。裝配式技術(shù)不同于傳統(tǒng)的防水方法，需要結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和裝配式建筑構(gòu)件特點(diǎn)妥善解決接縫問題，以此明確外墻漏水的具體位置，對(duì)此還需要對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行改變。一般先選擇的方法是排水引流的方法，在外墻裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)先需要將建筑物室內(nèi)的積水進(jìn)行引流，并運(yùn)用室內(nèi)排水系統(tǒng)將室內(nèi)的積水引流至室外。另外，一些預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工時(shí)會(huì)運(yùn)用一些特殊材質(zhì)，這種材質(zhì)形成的外墻會(huì)有接縫，因此更容易發(fā)生接縫現(xiàn)象，這種現(xiàn)象需要及時(shí)解決，避免因此漏水影響建筑物質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裝配式建筑作為一種現(xiàn)代的建筑施工模式，其發(fā)展對(duì)于建筑工程整體施工效率及效益的提升有著重要意義。裝配式建筑的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是裝配式建筑施工技術(shù)的重要應(yīng)用環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)充分重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的融合，做好兩方面的分析，保證裝配式建筑的合理性。