房屋建筑裝配式混凝土結構設計分析

溫東霞

摘要：本文將結合實際工程案例，對裝配式混凝土房屋建筑結構布置要點進行介紹，同時闡述房屋建筑裝配式混凝土結構設計注意事項，指出相應設計要點，以期為施工企業提供參考。

關鍵詞：房屋建筑;裝配式;混凝土結構設計

在房屋建筑裝配式混凝土結構的整體施工過程中，其主要核心為工廠化制作生產的各類混凝土預制構件，經由在現場進行裝配所建造的房屋建筑。

一、工程案例

某多層建筑長為60.2m，寬為17.6m，其建筑高度為20.lm，地上局部高6層，其余部分高5層，室內外的高差為0.72m。此建筑的結構為裝配整體式混凝土框架，其結構需要預制外墻掛板、疊合梁、預制樓梯、預制柱以及鋼筋桁架疊合板等重要的預制構件，建筑整體裝配率高達82.4%。

二、裝配式混凝土房屋建筑結構布置要點

當前建筑行業已取得長足發展，然而在此過程中卻逐漸出現了嚴重污染環境、房屋質量較差等問題。針對上述問題，具備質量化、工業化、高效化以及綠色化優勢的裝配式建筑如今已經得到了推廣。

在整體裝配式混凝土房屋建筑結構設計當中，結構布置屬于重中之重，科學布置能夠使設計工作更加順利。此類結構布置重點包括平面布置以及豎向布置.其整體布置原則為標準規整、明確受力以及直接傳力。在構件的豎向布置過程中，除了要確保結構承載力、剛度以及整體穩定性等需求得到滿足，還需要使結構抗傾覆能力得到提升，從而最大限度地降低此類構件受水平力所作用而出現拉力，防止預制的豎向構件同時在接縫位置剪應力、拉力受到影響。同時，避免同位置的豎向構件根據樓層的高度和截面發生改變，可以對混凝土的強度等級進行適當調整，使相應指標得到滿足。在布置平面梁系的時候，應當丟棄老式混凝土設計思路，來多做大板、少布次梁，確保劃分板格長度不會超過6600mm，寬度應當超過1200mm。

三、房屋建筑裝配式混凝土結構設計的注意事項

在實際應用中，裝配式混凝土的整體結構設計依然存在模式化與標準化問題。對于房屋建筑項目自身而言，其效益目標與項目特征便決定了設計、應用過程中，需要統一標準，構建更科學的模式。

如今國內此類結構設計的研發還不夠深入，相對發達國家而言較為單一和封閉，相應技術的提升和完善更需要高度集中行業內的優勢資源，確保多人員、多領域和多技術交流、融合，所以企業間應該通力合作，為建筑行業的整體發展而逐漸擴大研發規模，以便使裝配式混凝土結構設計更具整體性、美觀性、功能性以及安全性。

四、房屋建筑裝配式混凝土結構設計要點

（一）建筑設計

設計人員按照建設方的需要和要求，在將裝配式建筑設計多組合、少規格的特征進行結合的基礎上，對該多層建筑展開立面以及平面設計。期間，設計人員為了使結構標準化拆分的設計工作更加方便，取柱橫向的間距是6.8m+ 2.5m+ 6.8m，而縱向的間距都是8.4m。在整體項目設計規劃當中，該多層建筑的外墻、柱、樓板以及梁等的設計都應用了預制構件，其中建筑內墻為百葉中空式玻璃隔墻以及粉煤灰爐渣式的空心條板。

與此同時，設計人員借助PKPM-BIM設計模塊建立模型，并且設計方案，使得三維實體模型能夠將建筑的實際狀況直觀地反映出來，以便在第一時間發現建筑結構設計細節當中的不合理處，使返工幾率全面降低。在建立完模型之后，建筑設計人員便可以把該模型上傳至PKPM-BIM的關聯平臺當中，以便讓其他設計人員加以借鑒和逐步完善、更新。

（二）結構設計

設計人員可以把建筑模型有效轉化成結構模型，在PKPM-BIM的設計模塊當中展開結構設計，以便對各個構件的組裝、尺寸、樓層編輯與材料屬性等進行定義，同時還能夠指定板、柱與梁等構件的預制屬性，科學布置疊合板方向、規格與型號。完成建模后，便可以展開荷載布置，同時可以直接把建筑內隔墻轉化為線荷載，隨后設定相應參數，調整模型。

（三）裝配式節點設計

1.柱拼接節點

設計人員為了使構件更加方便地展開標準化制作，在結構設計中，只有第一層的柱截面所有尺寸都是700 mm×700 mm，剩余樓層的柱截面都是600mm×600mm。在整體裝配式混凝土的框架當中，項目難點、重點便在于各截面柱間與預制層柱、現澆層柱的連接。在對相應圖紙加以借鑒之后，本工程運用的連接方式便是：700mm×700mm現澆框架柱多余的鋼筋，以“同層錨固”的方式加以固定，而其他鋼筋和上方的預制柱都使用了“半灌漿套筒連接”的方式進行連接。這主要是由于此方式能夠使柱鋼筋間的錨固更加科學、合理，方便了安裝疊合梁作業，有助于防止鋼筋間發生碰撞。

2.梁、柱的連接節點

此建筑框架結構與裝配式剪力墻相比，擁有更加復雜的梁、柱連接節點。這主要是因為此區域內預制混凝土的疊合梁擁有較多數量的鋼筋以及較大的底部直徑，要求設計人員不僅需要注意不要在柱鋼筋、節點位置和側向或者對向疊合梁的底部鋼筋產生碰撞，還要考慮到使鋼筋錨固的長度需求得到滿足。本項目疊合梁的底部鋼筋選用規格為D20、D22，借助直角彎頭的錨固模式來錨固鋼筋。另外，項目平直段的實際長度取值為280mm，而彎折后的直段長度取值330mm。

（四）外墻掛板設計

在此建筑項目當中，建筑外墻使用的墻板均為集節能、裝飾和保溫于一體的外掛式墻板。另外，在設計過程中，需要最大限度地確保掛板的規格保持統一，并且把南北立面窗的寬度都設計成1.4m，各窗之間的掛板寬度需要按照實際位置，設計取值為1.6m和1.3m。

在實際設計階段，預制的外墻掛板屬于結構非承重的圍護式建筑構件，只能夠對地震作用、自身的重力以及風荷載等進行承受，同時經由有關連接節點，向主體結構當中傳遞荷載。對掛板的受力特征加以結合，可以選擇點支撐的連接方式設計節點部位，最終確保墻體間連接的可靠性。

五、結論

總體而言，在整體裝配式建筑當中，裝配式混凝土房屋建筑占據著重要地位，此類建筑是符合建筑工業化整體趨勢的。在裝配式建筑整體項目建設過程中，結構設計屬于極關鍵的一個環節，因此，廣大設計人員需要不斷積累實踐經驗，充分借鑒國內外的成功設計案例，全面掌握相應的設計要點，推動行業長遠發展。