裝配式住宅結構設計與施工研究

蔡景書

【摘要】本次研究以住宅建筑作為主題，選取與現代住宅建筑施工方式密切相關的裝配式住宅作為研究對象，重點探討裝配式住宅結構設計與施工問題。具體論述中先從設計的角度對裝配式住宅結構設計理念、設計原則等進行了一般性概述;然后從結構構架的角度對其結構設計進行了具體分析，最后結合施工實踐經驗對其中的施工要點進行歸納說明。

【關鍵詞】裝配式住宅;結構設計;施工;研究

現階段，在建筑產品的生產制造方面，為了提升生產效率，發明了新型的裝配式施工方案。在這種施工方式下，建筑產品本身也會因其裝配需求而發生一些改變。以住宅建筑為例，在應用裝配方式進行施工建設時，就要求在結構設計與施工工藝，以及施工流程等各個方面，進行一些革新，使其適應施工要求。下面以此為出發點對主題做出全面討論。

1、裝配式住宅結構設計概述

1.1設計理念

裝配式住宅結構設計原理，主要是根據工業化思維，將建筑產品的生產流程進行了分工處理，從而形成了整體施工與局部施工兩大施工部分，然后，再按照整體與部分之間的關系原理，借助資源匹配方式實現的新型建筑施工方式。因此，在設計理念方面，它主要運用了“分工理念”、“合作理念”;而在設計理念的實用性層面，它集中體現了結構特征，因而表達了現代工業特征的簡約理念，以及現代建筑產品設計的模塊理念。

1.2設計原則

設計原則是根據所需要設計建筑產品的類型所決定，也就是說，什么樣的建筑類型，就要求預設與其建設標準相一致的原則。比如，以住宅建筑為例，采用裝配式住宅結構設計方案，就要在整體上突出結構原則;而在預制方面則要求顯示整體性原則;裝配方面則必須滿足匹配性原則。從整體上對裝配式住宅結構設計原則進行歸納，可以概括為結構合理原則、整體有效原則、匹配適度原則。除此之外，最主要的設計原則就是以結構為主導的預制構件的組合原則與拆分原則。

2、裝配式住宅結構設計分析

現階段，我國在住宅建筑裝配式結構設計中，會根據其構成要素進行結構合理化設計。以當前的主要構成要素分析，就是各類預制構件。比如，通常的預制構件若采用鋼筋混凝土技術，則需要預制鋼筋混凝土構成，從常規的使用情況觀察，如預制外墻板構件就屬此類。為了更好的進行分析，下面通常一個例子進行說明。

2.1工程概況

某住宅建筑工程總面積284654平方米，樓層共有22層，其中，1層到22層為裝配式結構設計，采用裝配式混凝土剪力墻結構完成施工。其中的預制構件相對復雜，具體包括了外墻板、疊合樓板、樓梯、陽臺板等各個構件的預制。

2.2預制構件

以預制外墻板構建為例，選用鋼筋混凝土施工技術，在剪力墻結構裝配整體建筑中，借助土墻板先墻體全部連接成一個完整的整體;然后，在水平方向選擇預留錨固筋現澆段連接方式、在垂直方向選擇鋼筋套筒灌漿連接方式、在墻體現澆帶方向選擇后澆帶灌漿連接方式。以預制疊合樓板為例，預制主要在地面完成，先按照結構設計要求，對其需要預制的樓板數量進行統計，然后依據結構設計標準要求，明確其性能與承載負荷之后，采用木板支殼法進行樓板模型搭建，然后選擇與之匹配的鋼筋進行水平方向與垂直方面的交叉布筋;完成后檢驗其分布情況，再進行混凝土澆筑。樓梯與陽臺板構件的預制與此方法相同，只是在形狀模型搭建方面存在外在形式差異。

2.3裝配建模

在該工程中，由于樓層較多，因此為了預制構件數量與裝配率的合理化與具體化。由于現代化的裝配式住宅結構設計與施工應用在整體上存在一致性，因此，為了裝配的安全與高效，一般會采用計算機軟件進行建模統計。比如，在本次設計及實踐應用中，就先采用了裝BIM軟件，利用其中的Bentely建模方式，對配裝戶型裝配率進行統計分析。比如，以墻體裝配率為例，在具體的建模分析中，要求先對其現澆體積、預制墻體體積的數據進行統計，然后將其錄入系統之中，這樣就可以將數據直接轉化成體積統計圖。再如，樓板裝配率的計算，主要是結構與分布為主要要素，然后，在拆分原則的基礎上，進行面積計算，其它的預制構件計算方式基本相同，均是采用多線段圈出面積即可。建模完成后，即可以按照主體結構，即對本工程，共計105戶進行豎向構件、水平構件、圍護墻和內衛墻，以及裝修和設備管線等進行數據分析，并用3D技術模擬裝配。確定符合此次施工設計方案預定的各項標準參數后，在模擬評估復檢有效的前提下，開展裝配式施工。

3、裝配式住宅施工要點分析

首先，裝配式住宅結構設計屬于系統性工程，而在施工時要求采用模塊連接的方式完成施工。因此，在實際施工中基本上采用吊裝方式，要求在吊裝時做好現場施工管理。具體而言，就是在總體上要有在線施工監測與在線指導，并使在線管理與現場施工管理統一協調。比如，在外墻板預制構件的裝配施工時，就要求先對各個方面的裝配模型進行檢驗，合格后，按照施工要求進行現場澆筑。對于需要吊裝設備進行吊裝連接的部分，則要求現場技術人員，先對其中的連接點進行規劃，并向安裝人員提明其位置，然后，預制構件吊裝到位后，由施工人員進行相應的位置移動與確定，并進行固定。若是現澆式裝配，則要求對于預制件與現澆面先進行一系列的處理，因為新舊接合部分的第三面區，會存在一系列的混凝土物理性能差異，從而導致開裂問題。通常在第三面區，先進行接合面打磨、濕潤，然后，再利用接觸面常規黏合劑進行涂抹處理，完成后在進行新舊混凝土構件的連接，連接完成后進行現場澆筑連接，確保施工的安全性。其中，樓梯構件、陽臺構件、樓板構件的連接，主要采用鋼筋布筋，混凝土現澆方式連接。

結語：

裝配式建筑施工方案，既有方法的屬性，也體現管理的特點。因此，在住宅建筑工程項目中，要采用此方案，就需要從實際出發，先從結構設計的層面對其進行整體上的設計，然后，結合裝配方案構成的各個環節，選取與之相匹配的要素，增加對施工環節技術要點的把握，這樣可以更好的將它納入到一個整體的住宅建筑施工生產之中，有利于整體上實現由設計到施工，再到質量驗收環環相扣的施工體系，從而提升施工安全質量控制。

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