分析與探討裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

黃西軒

摘要：隨著建筑業(yè)快速發(fā)展，裝配式建筑結(jié)構(gòu)逐漸增多，其憑借著節(jié)能環(huán)保、施工便捷、低成本等優(yōu)勢(shì)在建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文章結(jié)合裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，探討設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：裝配式;建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建筑設(shè)計(jì)

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，是以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)裝配、連接、結(jié)合部分現(xiàn)澆而形成的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配式建筑的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)工業(yè)化，生產(chǎn)工業(yè)化的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，最核心的環(huán)節(jié)是建立一整套具有適應(yīng)性的模數(shù)及模數(shù)協(xié)調(diào)原則。設(shè)計(jì)中據(jù)此優(yōu)化各功能模塊的尺寸和種類，使建筑部品實(shí)現(xiàn)通用性和互換性，保證建筑在建設(shè)過程中，在功能、質(zhì)量、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面獲得最優(yōu)的方案，促進(jìn)建造方式從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。

1 裝配式結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)基本概念

裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在建筑工程中的應(yīng)用十分廣泛，裝配式結(jié)構(gòu)相較于其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更大程度地降低生產(chǎn)成本，并深入貫徹節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的理念，對(duì)環(huán)境的污染極地。裝配式建筑結(jié)構(gòu)的主要由設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和安裝等流程為主。在設(shè)計(jì)初期需要根據(jù)實(shí)際情況了解相關(guān)構(gòu)件，在更進(jìn)一步的考察后完善設(shè)計(jì)方案，保證其在實(shí)際應(yīng)用能夠表現(xiàn)出良好的質(zhì)量。另外，采用裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工安裝時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要考慮施工的整體過程，思考如何將裝配件設(shè)計(jì)工作與施工作業(yè)緊密并合理地結(jié)合，進(jìn)一步加快裝配式結(jié)構(gòu)建筑工程的建設(shè)速度，并保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有非常良好的安全性。

2 裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)

2.1 模板標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化程度高

現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土包括搭設(shè)腳手架、完成模板的拼裝、綁扎鋼筋、對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑、預(yù)應(yīng)力施工等幾個(gè)施工步驟。整個(gè)施工由模板工程組成，不同的工程有著不同的構(gòu)件，模板只能使用一次，因此最常用的就是一次性木模板，這也浪費(fèi)了許多木材。由于裝配式建筑具備一定的施工特性，且其以標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)為主，鋼摸板可用于預(yù)制同型號(hào)的構(gòu)件，可重復(fù)應(yīng)用。

2.2 節(jié)能環(huán)保

裝配式建筑使用的材料大多為綠色環(huán)保類材料，因此最符合環(huán)保建筑理念的要求。同時(shí)，在材料、施工方式、設(shè)備等層面的選擇余地較大，因此不受材料單一性的束縛，進(jìn)而更能全面凸顯各項(xiàng)施工操作的環(huán)保性、節(jié)約性等方面的特征。

2.3 安全系數(shù)高、施工質(zhì)量高

現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工離不開施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行施工之前，必須將拌合站、項(xiàng)目指揮部，包括工人宿舍布置好。應(yīng)保證裝配式建筑便于運(yùn)輸，機(jī)械作業(yè)對(duì)人工的需求量不是很大，且安全系數(shù)比較高。裝配式建筑不同于現(xiàn)澆混凝土，其施工比較規(guī)范，而且可達(dá)到較高的施工質(zhì)量。

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 要建立起裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)體系

對(duì)于裝配式的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)之間存在著比較大的不同，然而裝配式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化體系，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展帶來了不良的影響。完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，可以使設(shè)計(jì)方案更具標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)性，使得裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)便合理。當(dāng)建立起標(biāo)準(zhǔn)化體系后，在標(biāo)準(zhǔn)化的模塊設(shè)計(jì)中，只需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸，使其滿足使用人員的要求，之后對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間做出完善的設(shè)計(jì)，保證裝配式的建筑涉及自身可以得到全面的優(yōu)化。

3.2 設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件

預(yù)制構(gòu)件是裝配式建筑的一個(gè)重要階段，設(shè)計(jì)過程中必須遵循模數(shù)化原則，盡可能減少構(gòu)件類型，以便得到精確、標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件，這樣工程造價(jià)才能有所降低。裝配式建筑的主要部位有降板、開洞，還包括異形等?，F(xiàn)澆施工是最常采用的方式，當(dāng)然也要考慮當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸條件，包括加工生產(chǎn)能力、構(gòu)件吊裝等因素。與此同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件應(yīng)充分體現(xiàn)耐久、耐火等性能，設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件時(shí)，需保證生產(chǎn)可行性、成品安全性。對(duì)于尺寸較大的預(yù)制構(gòu)件，可增加相應(yīng)的構(gòu)件脫模、預(yù)埋吊點(diǎn)等，根據(jù)具體的隔熱保溫要求，以此對(duì)預(yù)制外墻板進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之與空調(diào)、散熱器的安裝要求相符。建筑結(jié)構(gòu)若包含非承重內(nèi)墻，應(yīng)選擇質(zhì)量較輕、易于安裝且隔聲性好的隔墻板。

3.3 重視裝配式構(gòu)件及連接設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載力、變形、裂縫驗(yàn)算，還應(yīng)進(jìn)行地震工況下的承載力計(jì)算，況此外還要注意短暫設(shè)計(jì)工況（如翻轉(zhuǎn)、起吊、運(yùn)輸、堆放堆放//裝等安裝等）下的驗(yàn)算。因?yàn)楦鞴r下構(gòu)件的受力模式不同或是構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等原因，造成構(gòu)件的最終截面和配筋不同。此外預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選位擇合理的連接部位（一般在受力較小的部位），劃分合理的構(gòu)件尺寸和形狀等。預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)在對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，要重點(diǎn)把握各預(yù)制構(gòu)件之間的連接設(shè)計(jì)，保證各節(jié)點(diǎn)安全可靠，符合規(guī)范的各項(xiàng)要求，滿足結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì)的要求。防止由于節(jié)點(diǎn)的缺點(diǎn)而致使整個(gè)結(jié)構(gòu)不合理及安全隱患等。如：疊合構(gòu)件的疊合面粗糙度占比要求，疊合梁的對(duì)接連接要求，主次梁之間的連接構(gòu)造，預(yù)制柱與預(yù)制梁之間的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等要求。

3.4 做好參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的把握

首先，計(jì)算振型數(shù)。通常來說，建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)計(jì)算較多的振型數(shù)，要做好質(zhì)量系數(shù)的把握，保證能夠超過最初設(shè)定的數(shù)值，以此保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性。對(duì)于振型數(shù)的選擇，應(yīng)結(jié)合建筑類型確定，例如高層建筑多超過15。其次，計(jì)算墻體豎向分布筋配筋率。一般來說，配筋率大小多以實(shí)際配筋率為主，以此減少整體計(jì)算結(jié)果的偏差。若未按照實(shí)際配筋率開展計(jì)算，極易造成受彎鋼筋數(shù)值變化。最后，確定最小地震剪力系數(shù)。從建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐來說，結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的確定，最小地震剪力系數(shù)為核心標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生的抗震作用，多被用于衡量抗壓性和穩(wěn)定性。通常來說，低烈度區(qū)，較高的房屋建筑物底部，其最小地震剪力系數(shù)，通常小于設(shè)計(jì)要求。

3.5 預(yù)制裝配式的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處，整體工程項(xiàng)目質(zhì)量如果想要得到更好的效果，必須優(yōu)化結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須著重關(guān)注連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的安全指數(shù)，保證節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并且保證力的傳導(dǎo)的效率。同時(shí)要精確計(jì)算節(jié)點(diǎn)處的實(shí)際受力情況，保證結(jié)構(gòu)整體功能性良好，并做好節(jié)點(diǎn)安全保障措施，如位置防火、防水處理。目前節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)具有繁多的種類，如套筒灌漿連接以及螺栓連接等，都是較為有效的連接設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)人員可以分析實(shí)際情況，根據(jù)不同的連接需求選擇更合理連接方式，并制定出配套的節(jié)點(diǎn)計(jì)算以及技術(shù)使用設(shè)計(jì)方案。

3.6 做好細(xì)節(jié)的優(yōu)化

首先，約束邊緣構(gòu)件。通過實(shí)施約束措施，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)剪力墻承載力的高效把控。使用40%以上的約束力，便能夠增加剪力墻的承載力;使用20%的約束力，能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)抗震性能的作用。基于此，具體設(shè)計(jì)時(shí)，要合理選擇邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)宜遵循如下原則：若底部加強(qiáng)部位設(shè)計(jì)的軸壓比，其沒有達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，那么要增設(shè)構(gòu)造邊緣構(gòu)件。若超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，則采取增設(shè)約束邊緣構(gòu)件的措施。其次，進(jìn)行強(qiáng)度以及性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。按照建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證配筋率達(dá)標(biāo)。具體實(shí)踐中，結(jié)合抗震作用，合理控制剪力墻邊緣構(gòu)件的數(shù)量，保證建筑整體的性能。最后，做好延性處理。開展延性設(shè)計(jì)，要運(yùn)用均衡布置以及對(duì)稱設(shè)計(jì)等方法，增強(qiáng)剪力墻的支撐能力，保證結(jié)構(gòu)的性能。

4 結(jié)語

綜上所述，預(yù)制裝配式建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，由于其自身加工工藝特點(diǎn)，與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)有很多區(qū)別，如能在項(xiàng)目的方案階段將這些區(qū)別因素考慮進(jìn)去，則可以大幅提高設(shè)計(jì)效率減少返工，同時(shí)也使整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性得以提高，針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)單位還應(yīng)該重視裝配式建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化與合理化發(fā)展。

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