整體預制裝配式結構設計與實踐

張淵

摘 要：我國經濟的高速發展推動了建筑行業的發展步伐，國內外相關部門對裝配式建筑的結構設計與實踐產生了濃厚的興趣，整體預制裝配式結構已經成為建筑行業發展的必然趨勢。為此提出整體預制裝配式結構設計與實現進行研究，從預制裝配式框架結構體系的設計，預制裝配式剪刀墻結構體系的設計，預制裝配式建筑立面設計以及預制裝配式建筑平面設計四個方面對整體預制裝配式結構進行設計。實驗證明新型整體預制裝配式結構的優勢，為整體預制裝配式建筑施工提供借鑒。

關鍵詞：整體預制 裝配式 結構設計 實踐

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（c）-0081-02

國家進入改革開放以來，經濟發展已經不再是現代化建設的唯一目標，人們對環境和質量的要求越來越高，傳統預制裝配式結構建筑的質量和性能無法滿足人們日益增長的需求，因此新型的預制裝配式結構建筑得到了國家和有關部門的大力支持。所謂預制裝配式建筑，就是將建筑所需的部分構件或者全部構件先送到工廠進行預加工，加工完成后，將這些構件送到施工地點進行組裝，有效減少了構件加工所消耗的時間，從而縮短工期[1]。通過對新型的預制裝配式結構的設計與實踐進行研究，對整體預制裝配式結構設計作簡要分析，運用新概念和新方法來提高整體預制裝配式結構的質量和性能，以推動我國建筑行業的全新變革。

1 整體預制裝配式結構設計

1.1 預制裝配式框架結構體系的設計

整體預制裝配式建筑結構部件的設計地點由施工現場轉變為設計工廠，為提高施工質量，縮短施工時間提供了可能。預制裝配式框架結構體系主要由板結構，剪刀墻結構和梁結構三個部分組成，是在建筑行業獲得廣泛關注的一種重要結構形式。這種結構的板結構和梁結構大多在工廠中預制，而剪刀墻結構由于自身重量不高且運輸難度較小，通常會在大型的預制結構中應用。在預制裝配式框架結構體系設計之前，需要提出一個系統的設計方案，然后根據具體施工情況來選擇預制或現場澆筑混凝土的方式對框架結構進行裝配[2]。在預制裝配式框架結構體系設計過程中，需要考慮以下幾個方面：（1），預制混凝土結構柱與梁結構的強度必須符合要求。（2），預制結構面必須光滑平整，預制混凝土框架柱與梁柱中心線要保持垂直狀態。（3），在節點設計和焊接過程中，質量必須符合要求。（4），在預制裝配式框架結構生產之前，要對所有的設計和配件進行二次審核，最大程度減小誤差。

1.2 預制裝配式剪刀墻結構體系的設計

預制裝配式剪力墻結構體系的設計分為半預制和全預制剪刀墻結構兩種。在設計過程中，需要根據具體的施工情況來選擇施工方式。在設計預制裝配式剪刀墻結構的橫墻結構時，可以采用全預制的方式對橫墻結構的承載力進行測量和計算。在設計預制裝配式剪刀墻的豎向抗側力時，可以采用半預制的方式對不同部位的結構和豎向承重鋼筋注漿錨桿進行現場澆筑。并且需要注意兩個方向的動態特性需要保持在一個平面上，確保預制裝配式結構的完整性和連續性。在預制裝配式剪刀墻結構體系設計完成之后，需要選用高強度預制鋼材料來確保結構體系與電力傳輸結構的連接。根據預制柱的高度來設計剪刀墻的高度，以保證節點位置的準確合理。另外，還需要定期對鋼筋進行檢查和核對，避免鋼筋變形而對剪刀墻結構造成傷害。

1.3 預制裝配式建筑立面設計

整體預制裝配式結構的立面由多個預制構件組成。立面設計既要結合工廠化生產和裝配式施工的基本內容，也要在此基礎上進行創新和發展。立面設計要保證標準化，同時也要實現多樣化的特征。預制構件是立面設計中必不可少的部分，預制構件和立面設計是整體與部分的關系，在立面設計過程中要處理好預制構件的設計和安裝工作。立面設計的多樣化特征是整體預制裝配式建筑設計的重要內容[3]。實現立面設計的多樣化特征，首先要實現組合形式的多元化，通過對預制構件進行不同的組合排列來實現整體預制裝配式建筑的外形和位置的變化。其次還要實現立面層次的多樣化，主要通過對各個構件進行組合排列來實現[4]。在立面設計過程中，外墻的尺寸保持不變，對外墻的顏色、質地和紋理等要素進行多樣性調整。立面設計的材料也可以進行多樣化調整，從而實現立面設計的多樣性特征。

1.4 預制裝配式建筑平面設計

整體預制裝配式結構的平面設計主要是對構建模塊的尺寸和種類進行優化。在設計過程中應遵循模塊和數量相統一的原則，運用先進的產業化配套應用技術來對預制構件進行系統化的加工和處理，從而在提高建筑質量的前提下減少施工成本。對整體預制裝配式住宅的平面設計主要是結合工程項目的實際要求，通過對模塊和數量進行配套組合和排列，最終形成系統性的單元模塊。對建筑平面的各個構件要合理布局，從而確保建筑平面的空間性和靈活性[5]。

2 應用試驗

本文通過應用試驗的方式將新型整體預制裝配式結構與傳統整體預制裝配式結構進行對比，以突出本文設計的整體預制裝配式結構的優勢（如表1所示）。

通過對表1的觀察可以發現，新型的整體預制裝配式結構無論抗震性能、質量保證率還是施工消耗方面都要明顯優于傳統的整體預制裝配式結構。因此，本文設計的新型整體預制裝配式結構對現代化建設更加有利，更適合得到推廣和應用。

3 結語

綜上所述，對整體預制裝配式結構的設計與實踐要結合具體施工內容，在獲得國家和有關部門支持下，綜合考慮多方面因素，對整體預制裝配式結構的質量和性能進行考核，從而加強各構件之間的協調配合，實現整體預制裝配式結構設計的多樣性，使得整體預制裝配式結構獲得更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 吳曉龍，李宏男，馬榮全，等.設置金屬阻尼器的預制裝配式剪力墻結構抗震性能分析[J].地震工程與工程振動，2016，1（5）：46-54.

[2] 高路恒，沙峰峰，黃國春.某26層裝配式建筑梁柱節點安裝固定支架設計及施工方法研究[J].施工技術， 2017，52（S1）：1121-1123.

[3] 張錫治，貢雪健，蔡魏巍，等.昌浩助老公寓高強混凝土預制管柱-鋼梁混合裝配式框架結構抗震設計[J].建筑結構，2015，85（16）：82-86.

[4] 吳函恒，秦沛遠，陳軍武，等.水平荷載作用下鋼框架-預制混凝土抗側力墻體裝配式結構的簡化計算方法[J].建筑科學與工程學報，2016，33（3）：86-92.

[5] 程萬鵬，宋玉普，王軍.預制裝配式部分鋼骨混凝土框架梁柱中節點抗震性能試驗研究[J].大連理工大學學報，2015，73（2）：171-178.