試論預制裝配式建筑的結構體系與設計

李 樾

雅居樂地產置業有限公司

前言

預制裝配式建筑結構作為建筑發展的新型建造方式，雖然目前我國在這方面取得了一定的發展成果，通過實踐過程可知仍有很多環節有待提升，因此還需對此進行大量研宄和分析。

1 裝配式建筑結構體系概述

所謂裝配式建筑是指用預制的構件在工地裝配而成的建筑。在該結構體系中，建筑結構中所需要的內外墻板、疊合板、空調板、預制梁、預制柱等等均是在工廠車間加工完成的。裝配式建筑結構體系將傳統建筑結構體系分為了兩個部分，其一是預制，即將建筑工程成所需要的各種構件在工廠內全部完成，其二是組裝，即在施工現場將各個構件進行現場組裝。

2 預制裝配式建筑結構模式的優勢

預制裝配式建筑是一種新型的建筑形式，其所需要的主要構件基本上都在工廠內完成，之后在施工現場采用一些比較可靠的連接方式將這些構件拼裝起來。一般常見的預制裝配式建筑主要有三種：①預制裝配式混凝土結構。這類的建筑結構也可以被稱為裝配整體式鋼筋混凝土結構，主要是由預制的混凝土構件組成的。其工作方式主要有三步，首先在工廠預制生產，然后在施工現場拼裝，最后澆筑混凝土；②預制裝配式鋼結構。這一結構主要由鋼柱和鋼梁組成的；③預制集裝箱式房屋。這一結構的基本單元是集裝箱，它的工作方式和其他的預制裝配式建筑結構的工作方式有所不同。這一結構的預制構件是在工廠的流水線上生產的，之后再施工現場拼接，但是拼接的時候樣式較為多變，然后進行內部裝修，裝修風格也是各有特色。

(1)建筑結構中輕質墻板的占比較大，簡化了相關操作流程，減少了人力的投入，并有效降低了建筑成本。

(2)在建筑質量得到保證的前提下提高了施工速率，可以縮短建筑工期，同時還能降低交通以及環境因素對施工作業的影響，使相關企業獲得更多的經濟效益。

(3)在進行建筑施工過程中，相關操作對工作人員要求不高，有利于整項工程的質量監督工作順利進行。和傳統建筑施工技術對比，這種建筑結構所需要的材料相對單一，在很大程度上提高了相關操作的安全性。可見，預制裝配式建筑能減少資源消耗和環境污染，彌補了以往建筑施工工作周期長，施工質量無法得到保證等缺點，由“人海戰術” 走向工廠化，具有深遠的應用及發展意義。

3 預制裝配式建筑結構設計標準

2014 年，我國政府正式頒布了《裝配式混凝土結構技術規程》。在該規程中，我國對裝配式和裝配整體式的框架結構、剪力墻結構及框架－剪力墻結構從建筑材料－建筑設計－結構設計－安裝施工－工程驗收這幾個方面都做了規定，但是在具體實施時，還應該注意三個問題：

(1)《裝配式混凝土結構技術規程》只是規定了裝配式和裝配整體式的框架結構、剪力墻結構以及框架—剪力墻結構，即使裝配式混凝土結構的構件質量好、安裝方便，也不能過多的使用現澆剛性節點或疊合技術。否則，建筑質量將會因此降低。所以，在決定建筑設計方案時，既要考慮預制裝配式建筑結構的優勢，又要考慮施工成本，力求發揮預制裝配式建筑結構的優勢，同時也要避免過高的成本。

(2)預制裝配式建筑結構發展的前提是我國經濟的迅速發展，以提高建筑質量和保護環境為目標。觀察單體造價，其實預制裝配式建筑結構遠遠高于混凝土澆筑。但是，結構設計師如果能夠打破傳統思路，把追求結構性能和先進技術作為指導理念，這樣就可以得到更好的經濟性能。

(3)預制裝配式建筑結構的對于設計技術的要求十分高，設計師不僅要充分了解預制裝配式建筑結構的結構概念和力學只是，還要知道預制裝配式建筑結構的技術要點。

4 預制裝配式建筑結構體系設計

4.1 預制裝配式框架結構體系設計

預制裝配式建筑框架結構體系較輕，所以構件運輸的難度也就較小。因此，相比于預制裝配形式的剪力墻結構，該體系更容易得到廣泛應用。除此之外，預制裝配式框架結構在國內外大都應用在高層建筑項目中，屬于高層框架結構。預制裝配式框架結構體系在應用時，在把構件運輸到施工現場后，需要進行現澆，處理節點和梁端鍵槽。另外，框架結構中的柱構件也需要根據施工的實際情況和需求進行選擇。

通過分析預制裝配是框架結構體系的受力機發現，這一體系在進行結構設計的時候有許多注意事項：①柱混凝土、預制框架柱底和基礎接梁的強度等級應該保持在一個相對穩定并且合適的程度，最好是C30 以上；②預制裝配式框架結構的平面一定要保持規則，尤其是梁柱的中心線既要處于同一個豎向平面，又要保持對齊。除此之外，縱橫向框架柱也要保持對齊；③在設計梁柱交接部分的框架節點時必須要把剛節點考慮在內；④在對預制梁柱接頭區域進行焊接施工時一定要保證焊接質量；⑤預埋件是一個非常重要的傳力構件，它在整個新型連接構造中都不能缺少，所以在設計預制裝配式框架結構時一定要處理好連接構造中的各個預埋件，充分發揮預埋件的優勢。

4.2 預制裝配式剪力墻結構體系設計

結構構件的主要組成部分為板結構、剪力墻結構和梁結構，此外，它還可以由預制的混凝土構件組成，如層合板、預制墻板和疊層梁等。在預制裝配式剪力墻結構設計中，須根據實際情況選擇是采用半預制還是采用全預制剪力墻結構。為了保證結構質量，設計過程中還需要考慮以下幾點：①在橫墻結構設計時，可根據情況，采用預制的承重墻板結構或輕墻面板兩端山墻以滿足預制承重墻體滿足側向力計算結果或結構部件的實際需要；②在對豎向抗側力設計時，對于不同部位的結構要保證主要豎向承重鋼筋注漿錨桿和連接通過各種現澆在一起；③規則需要和兩個方向的動態特性應盡可能接近且保持平面形式；④在E 連接結構設計時，要確保機械完整性和連續性。

5 結束語

總而言之，預制裝配式建筑結構是建筑行業發展的主要趨勢，我們應該學習和掌握預制建筑設計技術，并且不斷進行創新和突破。

[1]余義澤.預制裝配式建筑結構體系與設計[J].建材與裝飾，2016，(41)：105-106.

[2]劉曉艷，張以慶.探討預制裝配式建筑結構體系與設計[J].住宅與房地產，2016，(06)：219.