試析裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及相關(guān)探討

田增健

【摘 要】近些年來，隨著國家建筑業(yè)深化改革的有序推進(jìn)，裝配式建筑由于具有節(jié)能高效、綠色環(huán)保、品質(zhì)優(yōu)良等特點(diǎn)，可以最大限度地滿足國家政策的要求，是我國建筑行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展的主要途徑與必然趨勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑來說，能夠更好地控制建筑的施工質(zhì)量，并且能夠較大提升整個(gè)建筑行業(yè)的建設(shè)水平。裝配式建筑可以起到節(jié)省能源的效果，促進(jìn)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，這也是未來建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際案例對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開探討。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1引言

裝配式建筑的建設(shè)施工過程，以不同組裝結(jié)構(gòu)和部件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和最終的組裝完成為主要內(nèi)容，但前期的設(shè)計(jì)流程對(duì)于整個(gè)建筑的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生很直接的影響。另外，這類建筑類型是一種基于更加綠色環(huán)保而出現(xiàn)的新的建筑形式，因此，其未來發(fā)展前景也值得專業(yè)人士進(jìn)行探討研究。

2裝配式建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

第一，施工作業(yè)強(qiáng)度低。裝配式建筑中，其不同的建筑環(huán)節(jié)和結(jié)構(gòu)都是進(jìn)入專項(xiàng)的生產(chǎn)車間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的批量生產(chǎn)的。因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)的工作內(nèi)容，往往只包括了根據(jù)具體的項(xiàng)目施工進(jìn)度和所運(yùn)輸?shù)轿坏脑牧?，將相?yīng)的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝組建即可，這就大大降低了實(shí)際施工環(huán)節(jié)的工作強(qiáng)度。第二，建筑垃圾少。在裝配式建筑的背景下，由于各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)和部件都是在工廠完成了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用的，因此，其在建筑施工過程中并不會(huì)產(chǎn)生過多的垃圾。這也是其與傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目作業(yè)最大的區(qū)別，在傳統(tǒng)建筑的背景下，施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾不僅總量較大，還有可能存在一些難以降解和處理的垃圾類型。

第三，環(huán)保程度高。這里所講的較高的環(huán)保程度與這類建筑建設(shè)時(shí)產(chǎn)生較少的垃圾也有一定的關(guān)系。因?yàn)槔绻貌坏郊皶r(shí)的處理，最終也會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成污染。而其環(huán)保特點(diǎn)更加典型的體現(xiàn)是，這類建筑在施工中所應(yīng)用的原材料，由于裝配式的特點(diǎn)，選擇空間更大，相應(yīng)的綠色環(huán)保材料的利用率也就更高。正是基于裝配式建筑的以上特點(diǎn)，使其能夠成為現(xiàn)代建筑中受到認(rèn)可的一類建筑方式。

3裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，首先要把握好的一項(xiàng)要點(diǎn)是其設(shè)計(jì)流程，只有對(duì)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行不斷優(yōu)化，才能夠設(shè)計(jì)出符合要求的結(jié)構(gòu)方案。裝配式建筑本身就與傳統(tǒng)形式的建筑存在很大的差異，所以在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中也有所不同。在對(duì)裝配式建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之時(shí)，僅考慮建筑自身的功能、質(zhì)量及美觀是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要充分考慮到各類預(yù)制構(gòu)件的工廠生產(chǎn)、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)裝配等問題。在整個(gè)裝配式建筑的施工過程中，無論哪一項(xiàng)環(huán)節(jié)的工作都必須要做好，否則任何一項(xiàng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了差錯(cuò)，都會(huì)直接影響到建筑質(zhì)量。尤其是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要貫穿于建筑施工全過程當(dāng)中，而非僅僅在前期進(jìn)行設(shè)計(jì)。再者，還要在保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可行性的同時(shí)，對(duì)各個(gè)部分的構(gòu)件進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，以盡可能地降低施工成本及現(xiàn)場(chǎng)裝配難度。

4裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1結(jié)構(gòu)技術(shù)體系

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)技術(shù)體系是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的問題，也是必須要把握好的要點(diǎn)之一。只有對(duì)結(jié)構(gòu)技術(shù)體系進(jìn)行不斷優(yōu)化，才能夠滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。所謂“結(jié)構(gòu)技術(shù)體系”，可以泛指為所有與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的技術(shù)體系。結(jié)構(gòu)技術(shù)體系的合理與否，直接關(guān)系著裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成敗。一般情況下，在我國的裝配式建筑中最常用的結(jié)構(gòu)技術(shù)體系主要有三種：一是整體框架結(jié)構(gòu)，二是裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，三是疊合剪力墻結(jié)構(gòu)。在具體的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)要充分考慮到實(shí)際情況，進(jìn)行合理的選擇。例如，如果在裝配式建筑中應(yīng)用平面構(gòu)件，則可采用疊合板和疊合梁；如果在裝配式建筑中應(yīng)用剪力墻，則可采用單面或雙面預(yù)制的疊合剪力墻。另外，連接形式也要進(jìn)行合理的選擇，有時(shí)需要采用逐根連接，有時(shí)需要采用集束連接，這些都很關(guān)鍵。

4.2構(gòu)件設(shè)計(jì)

模塊化原理和標(biāo)準(zhǔn)化原則是設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件時(shí)應(yīng)遵循的主要原則，使構(gòu)建更符合使用標(biāo)準(zhǔn)并適當(dāng)?shù)臏p少構(gòu)件的類型，可以有效的降低工程的成本。在對(duì)構(gòu)件的大小和重量進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)應(yīng)與建筑項(xiàng)目所在地的構(gòu)建生產(chǎn)能力和運(yùn)輸能力相結(jié)合。還應(yīng)進(jìn)一步確保預(yù)制建筑的質(zhì)量，施工期間使用的建筑構(gòu)件可滿足建筑防火要求。在設(shè)計(jì)組件時(shí)，應(yīng)保證組件的安全性，可行性和便利性。首先，在進(jìn)行預(yù)制外墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證其具有一定的保溫性和隔熱性，并根據(jù)建筑項(xiàng)目所在區(qū)域選取適合其使用的建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行內(nèi)墻材料選擇時(shí)如果不是承重墻那么可以選擇安裝便利、隔音效果較好、可隨時(shí)拆除的隔墻板。并根據(jù)實(shí)際需要對(duì)空間和使用功能進(jìn)行合理的劃分，利用科學(xué)合理的方式將主體結(jié)構(gòu)與承重墻進(jìn)行連接，以提升墻體的使用功能和抗震能力。其次，潮濕環(huán)境的設(shè)計(jì)，潮濕的環(huán)境是指廚房，衛(wèi)生間等的環(huán)境，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮其防水性能，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的清理保證清潔度，應(yīng)巧妙的將空調(diào)和設(shè)備、衛(wèi)浴和構(gòu)件進(jìn)行連接。在選擇樓蓋時(shí)應(yīng)盡量選擇疊合樓板，如果樓層的平面設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜且開放性空間較大可以及時(shí)的進(jìn)行現(xiàn)澆樓蓋施工，保證板與墻之間，板與板之間的完整性。最后，空調(diào)外機(jī)架，可以采取與預(yù)制陽臺(tái)相組合的設(shè)計(jì)形式，在陽臺(tái)區(qū)域應(yīng)先進(jìn)行立管孔、地漏等相關(guān)區(qū)域的設(shè)置。

4.3構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)及接縫處后澆混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)；接縫坐漿材料的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。節(jié)點(diǎn)連接方式有很多種，如套筒灌漿連接、漿錨搭接、螺栓連接、結(jié)合面構(gòu)造等。灌漿套筒連接技術(shù)的應(yīng)用則是通過向內(nèi)、外套筒間的環(huán)形間隙填充水泥基等灌漿料的方式，連接上、下兩根鋼筋。裝配式結(jié)構(gòu)豎向及水平接縫部位的鋼筋選用套筒灌漿連接的方式是最好的選擇。套筒灌漿連接應(yīng)按JG/T408—2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》注明套筒連接灌漿料的性能指標(biāo)，套筒與灌漿料應(yīng)相匹配，并對(duì)灌漿時(shí)間提出要求。漿錨鋼筋搭接是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋豎向連接的主要方式之一，主要是在混凝土中預(yù)埋波紋管，在混凝土的硬度達(dá)到一定程度后，再將鋼筋穿入波紋管中，最后，將高強(qiáng)度的無收縮灌漿料注入波紋管養(yǎng)護(hù)中，這樣就可以起到一定的錨固鋼筋的作用。另外，直徑大于20mm的鋼筋不應(yīng)運(yùn)用到金屬波紋管漿錨搭接的連接方式，而該方式同樣不適合直接承受動(dòng)力載荷構(gòu)件的縱向鋼筋。螺栓連接即連接節(jié)點(diǎn)以普通螺栓或高強(qiáng)度螺栓現(xiàn)場(chǎng)連接，以傳遞軸力、彎矩與剪力的連接方式。螺栓連接主要應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)的梁、柱的連接中，裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中預(yù)制樓梯的安裝連接等。結(jié)合面構(gòu)造：預(yù)制構(gòu)件、后澆混凝土、灌漿料和坐漿材料的結(jié)合面應(yīng)設(shè)計(jì)為糙面、鍵槽，并且要保證粗糙面的面積大于結(jié)合面的80%，同時(shí)，預(yù)制板粗糙面的凹凸深度應(yīng)大于4mm，預(yù)制梁端、預(yù)制柱端、預(yù)制墻端的粗糙面凹凸深度應(yīng)大于或等于6mm。

5結(jié)束語

現(xiàn)如今，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，裝配式建筑在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑形式相比，具有施工速度快、施工效率高、施工質(zhì)量好以及環(huán)保性能佳等優(yōu)點(diǎn)，因此具有很好的發(fā)展空間和前景。但是，前提是要對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證其結(jié)構(gòu)的科學(xué)性與合理性。在具體的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要需要把握好設(shè)計(jì)流程、結(jié)構(gòu)技術(shù)體系、預(yù)制構(gòu)件以及預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)等要點(diǎn)，這樣才能夠設(shè)計(jì)出符合要求的裝配式建筑結(jié)構(gòu)方案。

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