試論預(yù)制裝配式建筑的結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計(jì)

李 樾

雅居樂(lè)地產(chǎn)置業(yè)有限公司

前言

預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)作為建筑發(fā)展的新型建造方式，雖然目前我國(guó)在這方面取得了一定的發(fā)展成果，通過(guò)實(shí)踐過(guò)程可知仍有很多環(huán)節(jié)有待提升，因此還需對(duì)此進(jìn)行大量研宄和分析。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系概述

所謂裝配式建筑是指用預(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。在該結(jié)構(gòu)體系中，建筑結(jié)構(gòu)中所需要的內(nèi)外墻板、疊合板、空調(diào)板、預(yù)制梁、預(yù)制柱等等均是在工廠車(chē)間加工完成的。裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系將傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系分為了兩個(gè)部分，其一是預(yù)制，即將建筑工程成所需要的各種構(gòu)件在工廠內(nèi)全部完成，其二是組裝，即在施工現(xiàn)場(chǎng)將各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝。

2 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)勢(shì)

預(yù)制裝配式建筑是一種新型的建筑形式，其所需要的主要構(gòu)件基本上都在工廠內(nèi)完成，之后在施工現(xiàn)場(chǎng)采用一些比較可靠的連接方式將這些構(gòu)件拼裝起來(lái)。一般常見(jiàn)的預(yù)制裝配式建筑主要有三種：①預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。這類(lèi)的建筑結(jié)構(gòu)也可以被稱(chēng)為裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要是由預(yù)制的混凝土構(gòu)件組成的。其工作方式主要有三步，首先在工廠預(yù)制生產(chǎn)，然后在施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝，最后澆筑混凝土；②預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)主要由鋼柱和鋼梁組成的；③預(yù)制集裝箱式房屋。這一結(jié)構(gòu)的基本單元是集裝箱，它的工作方式和其他的預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的工作方式有所不同。這一結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件是在工廠的流水線上生產(chǎn)的，之后再施工現(xiàn)場(chǎng)拼接，但是拼接的時(shí)候樣式較為多變，然后進(jìn)行內(nèi)部裝修，裝修風(fēng)格也是各有特色。

(1)建筑結(jié)構(gòu)中輕質(zhì)墻板的占比較大，簡(jiǎn)化了相關(guān)操作流程，減少了人力的投入，并有效降低了建筑成本。

(2)在建筑質(zhì)量得到保證的前提下提高了施工速率，可以縮短建筑工期，同時(shí)還能降低交通以及環(huán)境因素對(duì)施工作業(yè)的影響，使相關(guān)企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)在進(jìn)行建筑施工過(guò)程中，相關(guān)操作對(duì)工作人員要求不高，有利于整項(xiàng)工程的質(zhì)量監(jiān)督工作順利進(jìn)行。和傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)對(duì)比，這種建筑結(jié)構(gòu)所需要的材料相對(duì)單一，在很大程度上提高了相關(guān)操作的安全性。可見(jiàn)，預(yù)制裝配式建筑能減少資源消耗和環(huán)境污染，彌補(bǔ)了以往建筑施工工作周期長(zhǎng)，施工質(zhì)量無(wú)法得到保證等缺點(diǎn)，由“人海戰(zhàn)術(shù)” 走向工廠化，具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用及發(fā)展意義。

3 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2014 年，我國(guó)政府正式頒布了《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。在該規(guī)程中，我國(guó)對(duì)裝配式和裝配整體式的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)及框架－剪力墻結(jié)構(gòu)從建筑材料－建筑設(shè)計(jì)－結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)－安裝施工－工程驗(yàn)收這幾個(gè)方面都做了規(guī)定，但是在具體實(shí)施時(shí)，還應(yīng)該注意三個(gè)問(wèn)題：

(1)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》只是規(guī)定了裝配式和裝配整體式的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，即使裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件質(zhì)量好、安裝方便，也不能過(guò)多的使用現(xiàn)澆剛性節(jié)點(diǎn)或疊合技術(shù)。否則，建筑質(zhì)量將會(huì)因此降低。所以，在決定建筑設(shè)計(jì)方案時(shí)，既要考慮預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，又要考慮施工成本，力求發(fā)揮預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也要避免過(guò)高的成本。

(2)預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的前提是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以提高建筑質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境為目標(biāo)。觀察單體造價(jià)，其實(shí)預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于混凝土澆筑。但是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師如果能夠打破傳統(tǒng)思路，把追求結(jié)構(gòu)性能和先進(jìn)技術(shù)作為指導(dǎo)理念，這樣就可以得到更好的經(jīng)濟(jì)性能。

(3)預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)于設(shè)計(jì)技術(shù)的要求十分高，設(shè)計(jì)師不僅要充分了解預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)概念和力學(xué)只是，還要知道預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)要點(diǎn)。

4 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

4.1 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

預(yù)制裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)體系較輕，所以構(gòu)件運(yùn)輸?shù)碾y度也就較小。因此，相比于預(yù)制裝配形式的剪力墻結(jié)構(gòu)，該體系更容易得到廣泛應(yīng)用。除此之外，預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外大都應(yīng)用在高層建筑項(xiàng)目中，屬于高層框架結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系在應(yīng)用時(shí)，在把構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，需要進(jìn)行現(xiàn)澆，處理節(jié)點(diǎn)和梁端鍵槽。另外，框架結(jié)構(gòu)中的柱構(gòu)件也需要根據(jù)施工的實(shí)際情況和需求進(jìn)行選擇。

通過(guò)分析預(yù)制裝配是框架結(jié)構(gòu)體系的受力機(jī)發(fā)現(xiàn)，這一體系在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候有許多注意事項(xiàng)：①柱混凝土、預(yù)制框架柱底和基礎(chǔ)接梁的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定并且合適的程度，最好是C30 以上；②預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的平面一定要保持規(guī)則，尤其是梁柱的中心線既要處于同一個(gè)豎向平面，又要保持對(duì)齊。除此之外，縱橫向框架柱也要保持對(duì)齊；③在設(shè)計(jì)梁柱交接部分的框架節(jié)點(diǎn)時(shí)必須要把剛節(jié)點(diǎn)考慮在內(nèi)；④在對(duì)預(yù)制梁柱接頭區(qū)域進(jìn)行焊接施工時(shí)一定要保證焊接質(zhì)量；⑤預(yù)埋件是一個(gè)非常重要的傳力構(gòu)件，它在整個(gè)新型連接構(gòu)造中都不能缺少，所以在設(shè)計(jì)預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)時(shí)一定要處理好連接構(gòu)造中的各個(gè)預(yù)埋件，充分發(fā)揮預(yù)埋件的優(yōu)勢(shì)。

4.2 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主要組成部分為板結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和梁結(jié)構(gòu)，此外，它還可以由預(yù)制的混凝土構(gòu)件組成，如層合板、預(yù)制墻板和疊層梁等。在預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，須根據(jù)實(shí)際情況選擇是采用半預(yù)制還是采用全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)。為了保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量，設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮以下幾點(diǎn)：①在橫墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)情況，采用預(yù)制的承重墻板結(jié)構(gòu)或輕墻面板兩端山墻以滿(mǎn)足預(yù)制承重墻體滿(mǎn)足側(cè)向力計(jì)算結(jié)果或結(jié)構(gòu)部件的實(shí)際需要；②在對(duì)豎向抗側(cè)力設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于不同部位的結(jié)構(gòu)要保證主要豎向承重鋼筋注漿錨桿和連接通過(guò)各種現(xiàn)澆在一起；③規(guī)則需要和兩個(gè)方向的動(dòng)態(tài)特性應(yīng)盡可能接近且保持平面形式；④在E 連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要確保機(jī)械完整性和連續(xù)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)是建筑行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握預(yù)制建筑設(shè)計(jì)技術(shù)，并且不斷進(jìn)行創(chuàng)新和突破。

[1]余義澤.預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2016，(41)：105-106.

[2]劉曉艷，張以慶.探討預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計(jì)[J].住宅與房地產(chǎn)，2016，(06)：219.