裝配式建筑結構設計要點分析

湯 蘭，湯 宇

（重慶海邁建筑工程設計有限公司，重慶 402000）

建筑行業持續發展之下，裝配式建筑已經成為主流形式，但國內在此方面起步較遲，依然處于發展初期階段，無法兼顧建筑高度、功能等多方面要求，形成的設計方案存在一定的局限性。對此，需從具體問題入手，提出可行的結構設計方案，給裝配式建筑的施工作業提供指導。

1 工程概況

文章所述工程為多類建筑結構的綜合體，有高層商住樓、酒店、寫字樓以及地下室等。實際設計中，12#、13#住宅均為裝配式剪力墻結構形式，涉及預制剪力墻、預制外墻等結構。根據工程要求，需形成合適的設計方案。

2 設計流程

與常規建筑設計方式相比，全新的裝配式建筑設計在流程上與之存在明顯差別。關于工程方案以及圖紙的制定，需廣泛涉及裝配式設計的各項具體內容，并包含裝配式結構的深化設計方案。實際工作中，設計單位要兼顧工程規模、使用功能、成本等多方面因素，形成合適的設計方案，確保各項要素達到相均衡的狀態。裝配式建筑對于結構的選擇提出較高要求，需滿足抗震設計規范，較為可行的有框架柱、剪力墻等結構形式，且各類預制構件都要與設計規范相符。裝配式剪力墻結構如圖1所示。

圖1 裝配式剪力墻結構

縱觀裝配式建筑的發展狀況，其已經衍生出多種結構形式，如裝配整體式框架結構等，各自均存在鮮明特點，適用條件也不盡相同。設計單位需立足于實際情況做出合理選擇，并積極與建設單位商討，對裝配式技術方案形成共同認知，以便更好地展開各環節施工作業。做好常規結構設計工作，需充分考慮到各類構件生產與運輸狀況等多方面因素，設計方案要與實際生產、施工作業緊密關聯，提升各環節的配合效率。基于裝配式結構施工圖，實現各類構件工業化預制的效果，在設計工作中要注重受力合理、操作便捷的基本原則，并與各專業設備之間形成緊密配合關系，注重對各類管線的預埋處理[1]。

針對裝配式結構的已有方案做出深化設計，設計單位要充分考慮到預制作業的實際要求，各項操作與設計方案間應達到相配合的效果[2]。關于各類預制構件的運輸以及安裝作業，都要充分考慮到現場的實際情況，以便提升各環節施工效率。從施工圖的構成要素來看，最為關鍵的當屬各預制構件的平面布置圖（涉及具體編號等內容）以及預留插筋布置圖等[3-4]。基于裝配式結構的實際特點形成計算書，需充分考慮到接縫以及預埋件承載力、連接節點等多部分內容，確保各部分受力的合理性。

3 裝配式建筑結構設計要點

3.1 預制構件的深化設計

立足于預制構件的基本情況，為之展開深化設計，需充分考慮到設計圖紙、生產工藝、現場作業環境等多方面因素。預制構件詳圖所涉及的內容應足夠完善，需含有預留孔洞、管線等多方面要素，針對所得圖紙進行全面的分析，經檢驗合格后方可下料制作。

3.2 預制構件連接設計

豎向與水平接縫處設置有適量鋼筋，需達到有效連接狀態，此處為套筒灌漿連接的方式，所得接頭應與施工要求相符。從預制剪力墻的整體結構來看，鋼筋接頭套筒處需要設置足夠厚度的混凝土，以達到有效保護鋼筋的效果，該處厚度至少為20mm，且各套筒間距至少達25mm。施工中，預制板、預制梁之間會形成疊合區域，該處需設置為粗糙面的形式。預制梁端面施工中，應形成鍵槽并帶有粗糙面。相較于結合面，形成的粗糙面應達到總面積的80%。在展開預制板粗糙面的設置時，需確保凹凸深度至少達4mm，而關于預制梁端及墻端的粗糙面，該處產生的凹凸深度至少達6mm。需注意的是，預制構件連接處應具有足夠的穩定性，該處座漿材料強度要得到保障，即至少達到連接構件混凝土強度等級。

3.3 預制構件構造設計

根據該工程設計要求，所有預制樓板都設置為疊合單向板，針對底板采取開洞處理。若洞寬＜300mm，需調節好鋼筋位置，應完全繞過洞口，不可對洞口產生切斷作用；若洞寬為300～1000mm，由于此類洞的尺寸較大，需在洞邊增設附加筋，數量為洞口每側2根。部分樓層屋面與立面為收進式，此時需要在預制剪力墻頂部增設圈梁，使其與疊合樓形成整體結構。部分情況下預制剪力墻頂部較為特殊，未設置后澆圈梁，有必要為之增設水平后澆帶，并向其中置入至少2根縱向筋，規格均為φ≥12mm。

3.4 預制構件的防水設計

伴隨使用時間的延長，在太陽輻射、雨雪等因素的共同作用下，建筑易出現滲漏水現象，因此施工中所用混凝土的防水性能尤為關鍵。在裝配式建筑領域中，預制樓板與外墻直接暴露于自然環境中，必須注重相鄰構件連接處的處理，使其具有足夠的防水性能。該工程中使用的是三明治外墻板，其采取的是封閉型設置方式，含有3層防水措施，最外側鋪設聚氨酯密封膠，向內設置有減壓層，通過防水橡膠條提升緊密性，隨后設置內側灌漿層，從而達到多重防水的效果，如圖2所示。

圖2 三明治墻板系統

4 裝配式構件特點及其應用效果

4.1 裝配式混凝土結構特點

裝配式混凝土結構特點在于樓板在廠內的制作只完成一半——除底面以外的其他各結構面的預留連接鋼筋以及上部管線孔洞的施工作業。將制作后的半成品轉移至現場，經過吊裝后組織上層鋼筋的綁扎作業，再完成混凝土澆筑。

梁結構包含主梁和次梁兩部分，其中主梁的作用在于承受上部的荷載，使其能夠有效傳輸至柱子或墻體處；次梁也具有傳遞荷載的作用，其是將上部結構的荷載傳給主梁。前期在廠內生產過程中，要求在主梁的上部和周邊預留連接鋼筋，此外還需設計次梁的安裝口，以便轉運至現場后實現主、次梁的穩定連接。

4.2 裝配式混凝土結構優劣勢

（1）優勢：①相比于鋼結構，具有足夠的耐久性和耐火性，可明顯減少保養與維修工作量；②結構較為完整，無零散、殘缺現象；③可塑性好，以施工要求為準，可靈活制作成特定形狀的結構，更好地滿足施工需求；④材料用量少，傳統的鋼結構形式需到達大量鋼材的支持，在此方面的投入成本相對較高，鋼筋混凝土結構則通過水泥混合料取代了部分鋼筋，因此鋼材用量隨之減少。

（2）局限性：①自重較大，正常狀況下鋼筋混凝土的密度約25kN/m3，明顯大于砌體和木材。雖然比重小于鋼材，但其具備的截面尺寸相對較大，因此自重也隨之增加，明顯大于同跨度的鋼結構；②混凝土抗拉強度偏低，在外力等因素作用下易發生開裂現象，導致鋼筋混凝土結構的完整性不足，盡管裂縫不會威脅到結構的正常使用，但會對結構的耐久性和觀感造成影響；③施工周期長，人員投入量較大；④受季節的影響較為顯著，在連續降雨天氣更為明顯；⑤補強修復難度較大，且難以從根本上將問題處理好。

5 結束語

綜上所述，現代建筑工程事業中，質量、成本、環保等都是重要的目標，裝配式建筑結構正好突破了傳統方式的束縛，作為一種全新的技術形式，在提升施工效率與質量的同時，還有效控制了工程成本。目前，裝配式建筑依然處于初期發展階段，尚有諸多問題有待解決。相關人員需從設計工作入手，根據實際情況形成與工程相適應的方案，順利完成建筑施工作業，推動現代建筑事業的發展。