分析與探討裝配式建筑結構設計關鍵點

楊燕英

【摘要】隨著建筑工業化的發展，我國在借鑒和總結國內外經驗的基礎上大力發展住宅產業，大中城市大力推廣裝配式結構建筑，裝配式結構的應用大大提高了建筑設計的建筑效率，并且保障了施工質量。本文對裝配式建筑結構設計關鍵點進行討論。

【關鍵詞】裝配式建筑結構;結構設計;關鍵點

1995 年建設部印發了 《建筑工業化發展綱要》的通知，次年建設部住宅產業化促進中心成立，出臺了《住宅產業現代化試點工作大綱》、《關于推進住宅產業現代化提高住宅質量的若干意見》，并批準建立了多個國家級的住宅產業化試點城市、生產型基地以及以房地產開發商為龍頭的企業聯盟。目前，住宅業作為國民經濟中的支柱產業地位已經確立，住宅建筑工業化必將是今后住宅產業的發展方向，我國建筑工業化已經進入持續、健康發展的新時期[1]。

裝配式建筑結構能夠提高建筑的建造效率，通過裝配式建筑結構能夠使建筑施工更加安全，提高了建筑行業的靈活性，同時也更加符合綠色節能環保的建筑要求。裝配式設計的過程極其精密，本文對裝配式設計理念進行敘述，對裝配式結構設計的關鍵點進行分析。

1.裝配式建筑結構

隨著我國建筑行業的發展，我國的裝配式結構件制作往流程精細化、設計模數化發展，裝配式構件的生產效率得到了明顯的提升，裝配式結構件的制作成本降低，同時裝配式結構更加符合綠色環保標準，降低了工地施工中澆筑工作對環境的污染程度，并且在一定程度上減少了建筑材料的使用，符合節能要求。下面將對裝配結構中常用的四種裝配模式進行簡述。

1.1砌塊建筑

這種建筑使用預制塊狀材料砌成墻體，適用于三至五層的建筑物，對于高層砌塊而言，砌塊內還會留有鋼筋孔道，加強砌塊建筑的物理強度，砌塊包含大中小三類，方便施工人員選擇，并且具有易搬運的特點，節約了施工時間。砌塊分為實心與空心兩類，根據建筑要求的不同可靈活使用，降低了施工難度，同時由于砌塊為預制構件，減少了砌塊養護的工作量。

1.2升板和升層建筑

這種建筑的結構體系是由板與柱聯合承重，在底層混凝土地面上重復澆筑各層樓板和屋面板，豎立預制鋼筋混凝土柱子，以柱為導桿，提升樓板和屋面板至設計高度，然后加以固定。至于內外墻體，可現澆鋼筋混凝土，也可砌筑磚墻，還能安裝其它輕質幕墻等。它將大量現澆過程挪到地面進行，減少了高空作業和垂直運輸，節約了模板和腳手架工程，并減少了施工現場面積，非常適合施工現場受限的建筑，多用作商場、倉庫、工廠和多層車庫等。

1.3盒式建筑

這種建筑是從板材建筑的基礎上發展而來的一種新型的裝配模式，通過墻體組裝完成盒式建筑的整體外部結構，同時還能夠對盒式建筑的內部進行設備、裝修施工工作，之后將預制好的盒式建筑吊裝到施工現場，由施工人員對盒式建筑進行管線鋪設，即可將盒式建筑投入使用。

1.4骨架板材建筑

這種建筑由預制的骨架和板材組成，承重結構一般有兩種形式，一種是由柱、梁組成承重框架，再擱置樓板和非承重的內外墻板的框架結構體系;另一種是柱子和樓板組成承重的板柱結構體系，內外墻板則是非承重構件。骨架板材建筑內部分隔靈活，適用于多層和高層的建筑。

2.結構設計關鍵點

預制構件連接節點的結構設計是裝配式混凝土剪力墻結構住宅的設計關鍵，在對裝配式建筑結構設計中應當掌握設計的關鍵點，使構造節點與材料的選用滿足建筑的物理和力學性能、耐久性能及裝飾性能的要求。下面將對結構設計關鍵點進行探究，使各個連接節點滿足設計要求，增強裝配式結構設計質量。

2.1裝配結構設計原則

裝配結構設計是一門嚴謹的工作，所以在設計的過程中應當嚴格遵守設計原則進行設計，在裝配設計前需要協調各方面的專業人員進行裝配結構設計的討論，裝配設計應當遵循標準化、規模化、少規格、多組合的設計原則，在材料選擇方面，裝配式設計應當選擇安全度、適用度、耐久度較高的建筑材料構件制作，保障裝配結構整體施工質量，同時在設計過程中還應當對防震工作展開討論，進行細致的構件深化設計。

在厘清裝配式結構設計原則之后，下面針對各項設計進行闡述。

2.2裝配式結構的立體設計與平面設計

在進行裝配式結構的設計過程中，設計人員應當根據現場的實際情況進行實地數據調查，使設計方案與現場施工相匹配，根據實地調查結果確定設計方案，設計師根據數據設計平面設計圖紙與立體設計圖紙。在設計初期設計師還應當根據設計成本，確定建設工程施工質量標準，確定施工規模，之后再對設計圖紙進行前期的設計，設計圖紙完成后再根據資金、施工現場等數據進行進一步的細化修改工作，滿足業主要求[2]。在進行設計過程中設計人員還可以運用BIM建模系統將所有數據進行輸入整合，進行信息化裝配結構的模型設計工作，從而幫助設計人員更好地進行平面、立體圖紙的繪制。

2.3疊合板與墻體設計

預制裝配式結構設計是裝配結構設計中的核心工作。在預制裝配式結構設計的過程中，設計人員應當保證結構節點的穩定性與安全性，使預制裝配式結構能夠有效地連接各處區域，保障建筑的質量。這就要求相關設計人員對于預制結構設計進行科學論證，同時根據現場實際情況細化設計方案。設計師應當善于利用多種裝配式施工技術，保障良好的施工效果，達到縮短工期節約物資的目的。在設計過程中受力構件是設計的重點內容，在疊合板進行設計的過程中，應當滿足一定的設計要求，設計要求疊合板的厚度不得小于60mm，并且在采用150板時，應當采用PC層與RC層組合的形式進行設計，確保疊合板的質量。當疊合板跨度高于3m時，設計人員應當選用鋼架混合疊合板，當跨度大于6m時，應當采用預應力鋼筋混凝土預制板設計，增強疊合板的機械強度。從而更好地保障裝配式結構設計的穩定性，提高建筑的整體機械強度。預制剪力墻在施工過程中由于結構件較多，導致預制構件之間出現了過多的縫隙，針對這一問題，相關設計人員在進行預制剪力墻設計時應當做好接縫的處理工作，同時保障施工的便易性，達到縮短工期的設計效果，在明確預制剪力墻的相關指標后，應當結合現場施工特點對預制剪力墻做出設計，設計要求中明確指出裝配式結構在設計時應當保障承重構件豎向受力的問題，豎向受力要均勻，且受力程度要低，保證豎向承重構件上下對齊，并且沒有轉換。在一般的情況下護剪力墻結構應當進行優先的設計選擇，便于預制結構件的現場安裝，內部剪力墻設計由于施工安裝較為困難，所以應當予以排除。在進行墻體底端加固作業時，應當對豎向受力構件進行水泥的澆筑工作。在設計過程中應當采用現澆施工技術對混凝土進行安裝施工工作。通過合理的裝配構建結構設計降低預制構件的制作成本，提高了裝配式結構設計的水平，同時現澆結構設計還能夠應用于電梯結構、樓板結構之中，設計師應當保障墻體結構達到抗剪力的要求下，適當采用少量的PC墻，確保預制力墻體的可靠性。疊合板與剪力墻是裝配式結構設計中最重要的部分，在設計時應當根據現場情況進行有針對性的設計工作。

2.4樓梯結構設計

在樓梯設計時應當按照混凝土構件設計規范進行設計，在裝配式結構設計當中，設計人員一般選擇預埋鋼板及平臺焊接的方式進行，增強樓體的穩定性，提高樓梯整體的抗壓強度，在設計過程中設計人員應當對混凝土結構的細微差異與欄桿扶手等進行設計考慮，首先考慮到吊裝過程中預制樓梯的吊裝孔道，其次考量鋼筋孔道與扶手、欄桿孔道，確保吊裝過程不會對預制樓梯造成損害，確保樓梯安裝過程的順利進行。預制樓梯在設計過程中還應當考慮排水、防滑等問題，確保樓梯使用者的安全。在樓梯設計時，設計人員應當考慮到腿腳不便的老年人、兒童，樓體結構設計要符合人體工程學，達到省力的目的，提高樓梯設計質量。

2.5裝配結構細節設計

裝配結構是一種預制件安裝的形式，預制件當中難免會存在一些細微的問題，設計工作人員在對裝配結構進行設計的過程中應當對設計環節中的細節進行設計。首先應當注重裝配結構預制件的平面設計，在進行平面設計時要保障平面布局的合理性，建筑門窗應當與平面設計相吻合，使門窗達到安全適用標準，一般采用上下對齊和成列分布的方案進行設計。設計人員還應當對細部結構進行深化設計，要注重預制構件之間的縫隙防水設計，保障預制構件的耐久性，在墻板縫隙處、樓梯接縫處等位置進行防水設計，保障其使用效果。在對一些特殊部位的節點進行設計時要對其精確性進行考量，并且要在接縫處進行防水、防風設計，保障室內的保溫性能。在外墻與立面設計時，要達到美觀整潔經濟的設計要求，墻體與墻體間的連接部分要做好加固工作，使裝配式結構墻體設計達到保溫、隔音、防水等硬性要求。

3.結束語

通過對裝配式建筑結構的簡述中可以得知，裝配式建筑結構有四種結構模式，這四種模式應用極為廣泛，并且各具特色，推進了裝配式建筑結構設計的發展;通過裝配式建筑結構設計的探討可以得知，在進行裝配式結構設計的過程中應當首先厘清裝配式結構設計原則，加強平面圖紙與立體圖紙的設計質量，在疊合板設計的過程中應當結合設計要求選擇合適的疊合板材料，并且注重剪力墻的設計，確保墻體的機械強度，在進行樓體設計時應當注重樓梯的吊裝原裝孔道設計，加強對裝配結構的細節設計，確保裝配結構建筑的適用性。

參考文獻

[1]趙中宇，鄭姣.預制裝配式建筑設計要點解析[J].住宅產業，2015，（9）：10-16.

[2]廖華剛.裝配式建筑結構設計的要點探究[J].建筑工程技術與設計，2020，（26）：692.

（作者單位：廣西大學南寧學院）

【中圖分類號】TU3

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）10-0086-02