基于綜合樓的裝配式工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

摘 要：本文以皇崗中學(xué)拆建的綜合樓工程為例，探討了裝配式建筑技術(shù)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用。本文概述了裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)；分析了該工程的概況，包括建筑規(guī)模、功能分區(qū)、結(jié)構(gòu)體系選擇等方面；詳細(xì)闡述了裝配式結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)，以及裝配式施工技術(shù)在該項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，包括預(yù)制構(gòu)件的選擇與設(shè)計(jì)、裝配式構(gòu)件的制作與運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)的安裝與連接等環(huán)節(jié)。本文通過(guò)具體案例分析，總結(jié)了裝配式建筑技術(shù)在綜合樓項(xiàng)目中的創(chuàng)新運(yùn)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，希望能為相關(guān)人員掌握這項(xiàng)技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：皇崗中學(xué)；裝配式結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系選擇文章編號(hào)：2095-4085（2024）10-0110-03

0 引言

綜合樓作為集多種功能于一體的建筑類型受到廣泛關(guān)注。針對(duì)綜合樓的設(shè)計(jì)，采用裝配式建筑技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)。本文以皇崗中學(xué)拆建的綜合樓工程為例，探討了裝配式建筑技術(shù)在該項(xiàng)目中的具體應(yīng)用。通過(guò)分析得出，裝配式建筑技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工程質(zhì)量和施工效率，還體現(xiàn)出了標(biāo)準(zhǔn)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 裝配式建筑概述

裝配式建筑，是指那些在專業(yè)化的工廠內(nèi)進(jìn)行大部分或全部組件預(yù)制，然后將這些預(yù)制組件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行組裝的建筑。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆現(xiàn)建方式相比，裝配式建筑的施工過(guò)程更為簡(jiǎn)潔、高效。從皇崗中學(xué)拆建的綜合樓工程可以看出，裝配式建筑在項(xiàng)目中占據(jù)了核心地位。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了施工效率，還確保了墻體表面的平整度和美觀性。墻體設(shè)計(jì)的預(yù)制與裝配式施工，特別是裝配式結(jié)構(gòu)墻，已經(jīng)成為該類工程的核心技術(shù)之一。裝配式建筑的主要優(yōu)點(diǎn)包括：施工周期短，因?yàn)槎鄶?shù)組件可以在工廠內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)；環(huán)境影響小，因?yàn)楣さ厣系膶?shí)際施工活動(dòng)減少，從而減少了塵土和噪音污染；質(zhì)量更容易控制，因?yàn)榇蟛糠謽?gòu)件是在受控的工廠環(huán)境中生產(chǎn)。

裝配式建筑也有一定的挑戰(zhàn)性，如預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和安裝都需要高度的精確性和協(xié)調(diào)。但從總體上看，隨著技術(shù)的進(jìn)步和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的積累，裝配式建筑無(wú)疑為現(xiàn)代建筑行業(yè)提供了一個(gè)有效、可持續(xù)的發(fā)展方向。

1.2 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑正逐漸成為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的新興趨勢(shì)，其多方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這種建筑模式借助先進(jìn)的施工技術(shù)和創(chuàng)新的工藝應(yīng)用，確保了工程質(zhì)量與施工效率的雙重提升。關(guān)鍵在于，大部分構(gòu)件都在工廠內(nèi)的受控環(huán)境下預(yù)制完成。這種環(huán)境具有嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，能確保每一塊構(gòu)件都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，很大程度上減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的不確定性，從而為整體建筑的穩(wěn)定性和耐久性提供了堅(jiān)實(shí)的保障。工廠化生產(chǎn)的另一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是并行生產(chǎn)。當(dāng)多個(gè)組件在同一時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)時(shí)，施工周期自然縮短，這意味著項(xiàng)目的交付速度得到增強(qiáng)。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工相比，工廠生產(chǎn)可以顯著減少對(duì)周邊環(huán)境的干擾，包括但不限于降低噪音污染和塵土擴(kuò)散。由于預(yù)制構(gòu)件的精確度高，現(xiàn)場(chǎng)的安裝過(guò)程更為流暢，極大地減少了材料浪費(fèi)和重復(fù)勞動(dòng)。這不僅有助于降低工程成本，還賦予了項(xiàng)目更高的綠色和可持續(xù)性特質(zhì)。裝配式建筑的設(shè)計(jì)中，將多種功能集成于單一構(gòu)件中，例如墻體能同時(shí)具備裝飾、保溫和隔熱功能。這種一體化設(shè)計(jì)策略不僅使建筑物在功能上更為完備，還在外觀設(shè)計(jì)和使用壽命方面都得到了顯著提升。

2 基于綜合樓的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

綜合樓的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)代表了現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新?；蕧徶袑W(xué)綜合樓項(xiàng)目規(guī)模龐大，總建筑面積達(dá)78 500m²，占地2.41萬(wàn)m²。作為一座高層建筑，其設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)50年，要求具備卓越的穩(wěn)定性和持久性，以滿足高標(biāo)準(zhǔn)的抗震和耐火要求。保溫和防水設(shè)計(jì)采用了高質(zhì)量的材料，包括50厚的XPS阻燃型保溫板和30厚的棉巖板，以及多重復(fù)合的防水材料，以確保建筑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。綜合樓的空間布局經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，滿足多種使用需求，包括地下2層的機(jī)動(dòng)車(chē)庫(kù)和設(shè)備用房，以及地上9層的辦公用房。特別值得一提的是，建筑高效利用空間，集成了多功能空間，如體育館、報(bào)告廳、實(shí)驗(yàn)室等，提高了使用效率，為學(xué)生和教職員工提供了方便。

2.2 結(jié)構(gòu)體系選擇

（1）首先應(yīng)關(guān)注其結(jié)構(gòu)的形式和安全性。該樓的框架結(jié)構(gòu)被歸類為一級(jí)結(jié)構(gòu)，這意味著其在建筑安全等級(jí)上位列最高，體現(xiàn)出對(duì)安全性的嚴(yán)格要求。此外，針對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)，它被定義為重點(diǎn)設(shè)防類，具有二類的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)一步確保在地震事件中的穩(wěn)定性和安全性。

（2）對(duì)于建筑的場(chǎng)地類別和地面粗糙度，選擇的是C類地面，這決定了地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方式。針對(duì)此，項(xiàng)目采用了灌注樁基礎(chǔ)和預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)兩種方法，旨在為結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)固的支撐。還特別考慮到了地下部分，包括有覆土的地下室頂板、地下室外墻等關(guān)鍵部位，這些部位的設(shè)計(jì)被歸類為2b類和2a類環(huán)境，展現(xiàn)出其在不同環(huán)境條件下的適應(yīng)性。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，參考了《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50476-2019）中的附錄B。

（3）在材料選擇上，最大的水膠比為0.45，而最小膠凝材料的使用量為320kg/m³。為了確保結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，混凝土中的最大氯離子含量被限制在0.10%，這一選擇旨在減少混凝土內(nèi)部的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 裝配式結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)

在皇崗中學(xué)拆建的綜合樓工程中，裝配式建筑結(jié)構(gòu)不僅是項(xiàng)目的實(shí)施主線，更成為確保工程質(zhì)量和施工效率的核心支撐。通過(guò)深入分析裝配式混凝土建筑技術(shù)評(píng)分表，明確認(rèn)識(shí)到，建筑的標(biāo)準(zhǔn)化程度和技術(shù)應(yīng)用策略直接決定了工程的成功與否。尤為突出的是墻體設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域，墻體不再僅僅是結(jié)構(gòu)的一部分，更是影響建筑功能、效率和美觀的關(guān)鍵因素。特別是裝配式結(jié)構(gòu)墻，其預(yù)制與裝配式施工方法顯然已經(jīng)成為行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和趨勢(shì)。圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻的技術(shù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)凸顯了現(xiàn)代裝配式結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中對(duì)質(zhì)量控制的重視。特別是在節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)上，通過(guò)采用螺栓連接或焊接連接的方式，實(shí)現(xiàn)了連接構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)一步提高了墻體構(gòu)件對(duì)位和安裝的精準(zhǔn)度。在節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)中，螺栓連接是一種經(jīng)濟(jì)且效率高的方法，它利用高強(qiáng)度的緊固件實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的快速固定，有效保障了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度。同時(shí)，這種連接方式的標(biāo)準(zhǔn)化大大簡(jiǎn)化了施工流程，縮短了工期，降低了成本。焊接連接則因其能提供極高的節(jié)點(diǎn)剛度和良好的抗疲勞性能而在特定情況下被采用。通過(guò)使用高質(zhì)量焊材，焊接連接確保了墻體節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)期耐久性和承載能力。外墻與內(nèi)隔墻的一體化設(shè)計(jì)同時(shí)考慮了裝飾和保溫隔熱功能，這不僅提高了墻體的使用性能，也確保了建筑的能源效率和室內(nèi)舒適度。

3 裝配式施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用

3.1 裝配式預(yù)制構(gòu)件的選擇與設(shè)計(jì)

裝配式施工技術(shù)，近年來(lái)已逐漸成為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于高效、環(huán)保和減少現(xiàn)場(chǎng)施工的復(fù)雜度。在皇崗中學(xué)拆建的綜合樓工程中，該技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。此項(xiàng)工程不僅僅體現(xiàn)了裝配式建筑技術(shù)的卓越，更為行業(yè)展示了如何結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化與高效技術(shù)應(yīng)用的先進(jìn)模式。裝配式預(yù)制構(gòu)件是該技術(shù)的核心要素。這些構(gòu)件在出廠前已經(jīng)完成生產(chǎn)，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)施工的復(fù)雜性，同時(shí)保證了建筑品質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在皇崗中學(xué)的工程中，選擇恰當(dāng)?shù)念A(yù)制構(gòu)件成為工程成功的首要關(guān)鍵?？紤]到樓的使用特性，應(yīng)確保所選構(gòu)件具有良好的隔音、隔熱和防火性能。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性能也是選擇時(shí)不可或缺的標(biāo)準(zhǔn)。為滿足這些要求，工程團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行了深入的研究，并確保了所選構(gòu)件與建筑設(shè)計(jì)、功能和使用環(huán)境相匹配。預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)也是一個(gè)復(fù)雜且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。考慮到裝配式建筑的特性，構(gòu)件之間的連接方式、尺寸精度和兼容性都需要仔細(xì)考慮。同時(shí)，為確保施工的順暢性，每個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)都必須滿足簡(jiǎn)單、快速和高效的裝配要求。

3.2 裝配式構(gòu)件的制作與運(yùn)輸

裝配式建筑在建筑實(shí)踐中越來(lái)越受到推崇，其核心價(jià)值之一便是預(yù)制構(gòu)件。這些構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)線上制作完成，再經(jīng)過(guò)精確的計(jì)劃和物流系統(tǒng)安全、及時(shí)地運(yùn)輸?shù)焦さ兀瑸楝F(xiàn)場(chǎng)的裝配施工創(chuàng)造了條件。在皇崗中學(xué)拆建的綜合樓工程中，預(yù)制構(gòu)件的制作與運(yùn)輸過(guò)程顯得尤為關(guān)鍵。裝配式構(gòu)件的制作涉及深入的工藝研究和技術(shù)創(chuàng)新。對(duì)于皇崗中學(xué)這樣的大型項(xiàng)目，不僅需要大量的預(yù)制構(gòu)件，而且還要確保每一個(gè)構(gòu)件都符合嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這意味著，生產(chǎn)環(huán)節(jié)要進(jìn)行細(xì)致的管理，需確保每個(gè)生產(chǎn)步驟都得到嚴(yán)格的控制，從而確保構(gòu)件的質(zhì)量和精度。

構(gòu)件的制作還應(yīng)強(qiáng)調(diào)綠色生產(chǎn)和可持續(xù)性原則。這不僅體現(xiàn)在使用環(huán)保的材料，更在于制作過(guò)程中的節(jié)能、減排和資源循環(huán)利用。這一點(diǎn)在現(xiàn)代建筑中顯得尤為重要，因?yàn)樗葷M足了社會(huì)對(duì)可持續(xù)建筑的要求，也為項(xiàng)目長(zhǎng)遠(yuǎn)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸也是一個(gè)不可忽視的環(huán)節(jié)?？紤]到構(gòu)件的體積、重量和形狀，運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程需仔細(xì)的規(guī)劃和協(xié)調(diào)。這不僅涉及到運(yùn)輸工具的選擇，還要考慮路線的規(guī)劃、時(shí)間的管理以及現(xiàn)場(chǎng)的卸貨和存儲(chǔ)?；蕧徶袑W(xué)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為此進(jìn)行了精細(xì)的策劃，確保預(yù)制構(gòu)件能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和地點(diǎn)準(zhǔn)確無(wú)誤地到達(dá)工地。

3.3 裝配式構(gòu)件的安裝與連接

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造是確保整體穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在皇崗中學(xué)的綜合樓工程中，特別注重采用了機(jī)械連接和焊接連接兩種方式，全面提升了構(gòu)件連接的可靠性和持久性。

機(jī)械連接尤其是通過(guò)高強(qiáng)度螺栓的方式，是一種廣泛應(yīng)用的連接手段。工程團(tuán)隊(duì)選用了特種緊固件，這些由高強(qiáng)度鋼材制成的螺栓能夠承受更大的拉伸和剪切力，顯著提高連接部位的剛度。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的應(yīng)用，確保了螺栓連接在受力時(shí)能保持良好的緊固狀態(tài)，防止由于長(zhǎng)期的荷載作用和環(huán)境因素引起的松動(dòng)。焊接連接則是另一種確保構(gòu)件牢固性的有效方法。通過(guò)采用先進(jìn)的焊接技術(shù)，如全位置焊接，能夠在不同角度和位置實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的牢固連接，大大增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)的抗剪能力和抗彎曲性能。焊縫的質(zhì)量受到嚴(yán)格的控制，并通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的方式進(jìn)行評(píng)估，從而保證焊接的持久性和穩(wěn)定性。為確保節(jié)點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)的整體性能，工程團(tuán)隊(duì)還對(duì)連接部位的設(shè)計(jì)進(jìn)行了精細(xì)的優(yōu)化。通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試確保每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)都具有足夠的剛度和承載能力，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各種荷載情況。其次，針對(duì)特定的應(yīng)用和環(huán)境條件，如地震、風(fēng)載等，節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)還考慮了足夠的安全儲(chǔ)備，以應(yīng)對(duì)這些額外的荷載。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)皇崗中學(xué)拆建綜合樓項(xiàng)目的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討分析，可以看出裝配式建筑技術(shù)在該項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用與創(chuàng)新嘗試。該項(xiàng)目不僅采用了大量裝配式預(yù)制構(gòu)件，如裝配式結(jié)構(gòu)墻等，還在構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制作、運(yùn)輸與安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)都體現(xiàn)出了裝配式建筑的科學(xué)性與先進(jìn)性。這充分展現(xiàn)了當(dāng)前我國(guó)裝配式建筑技術(shù)與理念的進(jìn)步，標(biāo)志著建筑行業(yè)正加速向裝配化、綠色化、智能化的方向發(fā)展。當(dāng)然，裝配式建筑作為一項(xiàng)新興的建筑技術(shù)，在推廣應(yīng)用過(guò)程中也不可避免的面臨諸多挑戰(zhàn)，需要建筑行業(yè)進(jìn)一步深化裝配式建筑的系統(tǒng)研究，不斷優(yōu)化完善其設(shè)計(jì)規(guī)范與施工流程，以適應(yīng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。

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