裝配式建筑結構設計要點分析

李懷銀，郭曉林

（煙臺宏源熱電設計有限公司，山東 煙臺 264001）

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑是指現場用預制零件組裝而成的建筑物。具體而言，建筑的每個組件都根據建筑項目設計在工廠中預制，然后，運輸到施工現場進行組裝。與傳統的施工方法相比，預制結構具有很大的優勢。首先，構成建筑物結構的幾乎所有組件都是在預制工廠中組裝的，因此，建筑物受氣候等環境因素的影響較小，這有助于控制建筑質量以及施工進度和管理，并確保滿足建筑計劃。其次，裝配式建筑物采用標準化的設計和信息管理，具有更高的組成標準、生產效率和綜合成本效益，從而促進了現代建筑物的高標準和標準化設計。而且，在施工過程中幾乎沒有環境污染。裝配式建筑需要更多的現場組裝操作和更少的現場鑄造操作，從而實現建筑和裝飾的集成。因此，在施工過程中，不會有太多的建筑廢料，并且會降低建筑設備的噪聲水平。因此，它是一種滿足綠色建筑、節能和環保要求的施工方法。另外，裝配式建筑大大降低了現場施工的復雜性，人力資源投資也相對減少。高建設效率有助于成本控制和建設項目管理。盡管裝配式建筑的施工方法具有突出的優勢，但在實踐中，對施工技術提出更高的要求，必須嚴格按照相關的設計要求和規范進行施工，保證項目的施工質量。

2 裝配式建筑的基本特點以及技術應用

近幾年來，裝配式建筑已經在我國建筑業中取得廣泛的應用，這樣的發展離不開我國各個地區經濟政策的大力支持。目前為止，裝配式建筑已經成了社會各界關注的焦點。我國大多數建筑的施工過程中，都會在規范操作和施工設計上涉及具體的施工項目。雖然裝配式設計技術具有非常強的新穎力，但是很多建筑施工單位還是會選取傳統的建筑施工模式，這也導致裝配式建筑技術后期的技術水平與之前相差太多。為了在施工中更好地應用裝配式建筑設計技術，整個施工過程都要在根本條件滿足的前提下再進行后方施工，保證后期的施工與前期建筑設計保持一致。同時最重要的是技術在應用時要保證每一個步驟都按照基本要求履行，這樣才能保證后期的建筑工作高效后期的建筑工作高效進行。

裝配式建筑在前期的設計工作上與傳統建筑施工設計及存在很多不同之處。不光是生產方式不同，在后期建筑的實際施工以及攪拌部分都存在很大的差異性。應用裝配式建筑技術的原則就是要把整體的技術工作放在施工之前，因此裝配式建筑后期的施工過程非常復雜，前期的設計也會受到很多條件的束縛，使后期的實際施工存在很多隱患。為了能夠讓施工過程順利進行，在裝配式建筑設計時一定要做好提前的策劃工作，這是十分必要的，因為只有前期設計工作萬無一失，后期的施工才會順利進行。工作人員在應用裝配式建筑技術時從綜合角度考慮施工過程所需要的資金投入、工程造價、原材料運輸費用、后期收益等。對于一個施工單位來講，一定要將整體施工的費用控制在自己的承受范圍之內，在應用裝配式建筑技術時，也要對施工的整體布局有充分的把握，讓后期完工之后的整體布局擁有更高的合理應用性能，使建筑整體結構具有強大的承受能力。在樓梯和陽臺等部位的建造時，一定要重點注意后期的應用效果，一定要結合多種方案同時進行考量。在實際施工當中一定要保持最基本的操作原則，以避免其他結構部位對其產生的不良影響。值得注意的是，在構件處理過程中，為了保證構件有第二次應用效果，在數量上應進行部分削減，讓整體利用率得到提升，節省企業的經濟成本。

3 預制裝配結構設計與措施

3.1 分析預制裝配式框架結構設計

從預制裝配式建筑結構總體來看，框架結構體系占有重要地位。與剪力墻結構相比，框架結構的質量相對較輕，而且在材料的運輸過程中也比較方便。此外，類似的框架結構在樓層偏低的建筑施工中應用較多，迎合目前綠色環保的基本理念?？蚣芙Y構在施工過程當中的預制疊合板和疊合梁都是提前從工廠生產出來的，之后再通過運輸到施工現場通過焊接和澆筑最終完成施工?？蚣芙Y構的設計環節應該重點包括以下內容：①要在框架結構中的焊接設計上要重點關注，充分考慮其能夠承受的抗壓情況，針對位置的差異也要采取不同的焊接方法。同時軸力和剪力都是影響框架內部載荷能力的重要因素。所以在結構設計的計算工作上可以分步進行；②要保證框架的整體設計一定要有平整性，尤其是要保證框架內部支柱的穩定程度。這里需要注意的是，框架內部結構中的梁柱中心線一定要處于同一平面內，并且方向一致；③對于裝配式建筑中的梁和柱來講，在交接處要以剛接點的方法進行，使底部筑基更加牢靠，混凝土的等級一定要在C30 以上。

3.2 分析預制裝配剪力墻的結構設計

預制裝配剪力墻結構主要是以剪力墻和梁板作為建筑物的主要受力結構。預制剪力墻可以分為全預制剪力墻機構和半預制剪力墻結構，具體的結構體系設計一定要滿足《建筑抗震設計規范（GB 50011—2010）》和《高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ 3—2010）》這些標準規范。在結構體系設計中一定要遵循以下幾點：①剪力墻在橫縱布置的安排上一定要根據實際情況進行，最好是在端部山墻結構的倆側設置預制承重板。內部墻體可以用預制承重板和預制輕質填充物進行設置；②豎向的抗側力構件可以利用澆筑連接帶與受力鋼筋漿錨融為一體，確保結構的整體性；③在構件連接間的設計上，一定要傳力明確、結構穩定，使裝配式建筑結構具備良好的抗震能力。

如果在同一層的建筑施工中出現現澆剪力墻和預制剪力墻，在這種剪力墻結構當中，抗震設計應該通過VuE=0.6fyAsd+0.8N這樣的計算方式來施工。其中，VuE 為剪力墻水平接縫受剪承載力，N；fy 為鋼筋垂直穿入結合面的強度設計值，N；Asd 為鋼筋垂直穿過結合面的抗剪面積。

3.3 控制建筑成本

合理控制建筑工程成本是建筑單位在設計中的一個重要環節。為了能夠讓裝配式建筑在建筑成本上得到一個良好的控制，設計單位在PC 構件的生產、運送和安裝環節就要進行準確地預算，從多方面角度考慮當地工廠的構件生產能力、施工單位的運輸能力和吊裝能力[6]。在施工之前就要對此次工程進行合理的造價預算，避免在施工過程中產生不必要的開支。目前PC 構件的生產并沒有受到統一的規范，導致PC 構件的生產市場不穩定十分混亂，構件成本偏高，從而阻礙相關企業的發展。面對這樣的情況就需要設計單位在施工之前進行精準的施工預算，在構件的種類上進行優化，減小生產成本，從而使工程造價得到有效控制。同時在裝配式建筑施工當中，安裝的質量也直接影響著建筑成本。所以在結構施工圖紙上也要對運輸方式進行預估，最終實現成本的控制。

3.4 對構件拆分進行設計

預制構件設計的過程一定要參考生產單位的工藝生產水平，保證尺寸的合適，最大限度降低建筑物結構之間存在的誤差，盡量避免尺寸導致的質量問題。同時，對于施工單位的吊裝水平也要重點監督，應當采取合理的位置和方式來進行吊運。大部分單位對構件進行拆分設計是為了降低施工成本和保證施工流程，這樣有利于在施工現場對各個施工點進行掌控。設計工作人員也要考慮安全性和構件運輸方面的工作，不斷對預制構件進行凋整拆分再設計，這樣才能使施工合計更合理。

3.5 進行裝配式建筑立面設計

在裝配式預制建筑的立面設計中，必須保持水平與垂直結構相互組合，在水平結構圖中必須對預制外墻進行分割。主要是將陽臺、窗戶分隔開來。在垂直結構圖中，凸出的預制構件應該垂直于規則進行施工，陽臺的設計要在水平直立面上突出表現，使其在外墻形成一個單獨的主體，讓外立面成為許多陽臺包圍組合的垂直主體。除此之外，必須對外部細節進行嚴格強化的處理，合理采用預制陽臺和樓梯。

4 結語

綜上所述，目前我國的房屋建筑工程已經隨著社會的發展，取得了超越預期的進步，隨著人們生活水平的提高，我國居民生活正在朝著城市化的方向發展，城市化的深入發展也讓房屋建筑工作越來越艱巨。裝配式建筑在現代化社會中滿足了“綠色建筑”的環保要求，是我國建筑行業持續發展的必然選擇。因此在裝配式建筑的設計過程中，設計人員要充分掌握設計流程，對整體布局和技術等重點內容進行保障，最終使設計出來的建筑結構能夠滿足裝配式建筑的基本要求。