探討預制裝配式建筑結構體系與設計

1.申富偉 2.冷全申

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近幾年來，城市發展速度加快，人口數量逐漸增多，對房屋建筑提出了更高的要求，而預制裝配式作為一種新型的建筑形式，受到建筑行業的關注。預制裝配式建筑又被人稱為“拼裝房”，這是一種經典的工業化生產方式。在生產中通常將建筑物的部分或全部部件在工廠預制完成，再將其運輸到施工現場。預制裝配式最早被歐美國家使用，被稱為產業化住宅或工業化住宅，它具有突破性的創新意義，顛覆了傳統建筑施工方式的理念。雖然這種方式是在施工前對部分零件進行加工，但是在施工現場仍需保留傳統建筑的澆筑方法，而不是純粹的依靠零件直接搭建而成，它在外觀上與傳統方式施工下的建筑物并無區別。我國目前在部分一線城市采用預制裝配式來建筑高層樓房或者是別墅，世界各國也正在大力促進工業化進程的發展。

一、預制裝配式建筑的意義

預制裝配式建筑主要是指在建造前就預先購買好了材料，具體包括了預制裝配式鋼結構、混凝土結構等。相較于以前的建筑特點，預制裝配式主要有以下優點。建筑結構中采用大量的輕質墻板，建筑施工步驟得到了一定的簡化，對人力、物力的投入都會降低，為建筑企業降低了成本;可以保證建筑質量不變的同時，建筑時長縮短。避免施工環境周圍的交通以及環境因素的影響，為施工企業提供了更多的獲利可能;使用預制裝配式施工，對施工人員的施工技術要求不高，方便對建筑施工進行質量管理工作。相較于傳統的施工方法，這種建筑結構下的材料種類單一，能有效的降低施工中的危險程度。符合我國提倡的建筑特點:節能綠色，在減少能源消耗的同時盡量避免對周圍環境的施工污染。對傳統方法下建筑施工周期長，施工質量難以有效監管的弊端。預制裝配式方法標志著建筑領域走向了工廠化，對未來建筑行業的發展有深遠的意義。

二、預制裝配建筑結構設計要點分析

（一）設計標準

我國在2013年頒布了預制裝配建筑的相關方案之后，于次年發布了技術規程，從整體上對預制裝配建筑結構設計要點進行了規劃和要求，如框架、剪力墻結構的設計等等，同時技術體系覆蓋到了建筑設計以及結構設計體系當中，對于施工以及后續的驗收環節都做出了相應的規劃。但是除此之外，在具體的施工當中仍然需要從以下三個方面來進行嚴格要求。其一，我國出臺的混凝土結構技術規程當中，僅僅對于裝配式以及裝配整體式的框架和剪力墻結構進行了說明，但是在實際使用過程中，也需要注意，不能過多地應用現澆剛性節點，也不可多次進行疊合，否則將會使整體結構的穩定性受到一定的影響，降低工程質量。這就需要設計人員在施工方案的設計過程中，積極考慮其中可能存在的問題，在設計階段積極控制成本，更好地將這種建筑結構類型的優勢發揮出來，實現經濟效益和社會效益的雙贏；其二，預制裝配建筑的發展和應用是基于我國社會經濟的建設以及技術水平的提高，在具體施工過程中，這種施工方式可以避免對環境形成破壞，實現綠色施工的目標。總結起來，就單體造價的價格來說，其價格和傳統的混凝土澆筑相比，成本仍然較高，所以作為設計人員來說，需要改換設計理念，將結構的先進性和整體使用的優質性結合起來，才能更好地發揮出此結構的優勢。最后，預制裝配建筑結構對設計有較高的要求，作為設計人員來說，一方面需要對設計中涉及到的力學知識有一定的了解和認識，同時也需要對這種結構的具體特點有足夠的掌握，保證在工作中可以應用自如。

（二）預制裝配式框架結構體系的設計

由于預制裝配式框架建筑結構重量輕的緣故，其在運輸方面難度較小，與過去常見的剪力墻結構相比更受當今工程人士的歡迎，在近幾年得到了廣泛的推廣和應用。另外，這一建筑結構體系在國內外高層、超高層及大跨度建筑結構中應用較多，但需要注意的是要結合工程實際情況來選擇柱構件，避免因為承重不足給工程質量埋下隱患。在工程項目中，通過分析這一結構的受力構件，我們發現其在設計的時候有著不少需要注意的環節，主要包含以下五個方面：a.柱混凝土、預制框架柱底和基礎接梁的強度等級應該保持在一個相對穩定并且合適的程度，最好是C30以上;b.預制裝配式框架結構的平面一定要保持規則，尤其是梁柱的中心線既要處于同一個豎向平面，又要保持對齊。除此之外，縱橫向框架柱也要保持對齊;c.在設計梁柱交接部分的框架節點時必須要把剛節點考慮在內;d.在對預制梁柱接頭區域進行焊接施工時一定要保證焊接質量;e.預埋件是一個非常重要的傳力構件，它在整個新型連接構造中都不能缺少，所以在設計預制裝配式框架結構時一定要處理好連接構造中的各個預埋件，充分發揮預埋件的優勢。

（三）預制裝配式剪力墻結構體系的設計要點

預制裝配式剪力墻結構體系的設計主要有三個:a.在設計預制裝配式剪力墻結構的時候一定要從實際出發，考慮施工的需求，以及內力對內外縱墻的不同影響;b.工作人員在布置結構墻時，兩側的山墻應該選用承重性能較好的墻板，而內墻則需要根據構件需要和內力大小來決定墻板的類型;c.預制裝配式剪力墻的連接設計必須要考慮承受力的影響，依據實際的連接設計要求進行設計。

結語

總而言之，對預裝配建筑的設計應該參照傳統的設計理念，用長遠的眼光來看待預制裝配式建筑，拒絕出現因為部分結構的優化而忽略了結構整體的性能。我國在預制裝配式結構的實際應用中，還處在起步階段。關于相關建筑技術的創新可以有效的推進發展，在實現實用性的同時減少建筑企業的費用支出，逐漸優化各個方面的性能，為建筑領域的發展助力。