基于裝配式建筑結構設計要點分析

王少華

（安徽建筑大學設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230022）

建筑行業的發展，開始關注裝配式建筑結構的應用，是發展的主流，更是未來的發展趨勢。但結合當前的狀態來看，還屬于初步發展階段，需要分析和探究的內容還有很多。其中，針對裝配式建筑結構設計要點分析屬于重點內容，因此本文給出了如下分析。

1 裝配式建筑結構簡述

裝配式建筑，便是建筑當中的主要構件，通過預制裝配進行集成完成的建筑形式，例如：結構系統、外墻圍護系統以及內裝系統等等。裝配式建筑并不單指預制的梁、柱以及板相關構件，是非常系統的工程內容，需要將預制構件開展模塊化生產，并在現場將其組合拼裝，使其完成建筑目標。主要其中的特征包括：1）實施標準化生產；使得預制產品得到更加精準的制作和加工；2）將生產效率提升，通過現場拼裝，可以將工期有效縮短；3）工地開展的濕作業有效減少，并對一些能源資源進行節約，規避現場有更多的污染形成，屬于現代化綠色環保施工工藝；4）裝配式建筑結構會應用BIM技術開展信息化管理，所以無論是設計工作生產還是施工作業，都有很強的協同性。

在非抗震設計以及在抗震防烈度范圍6～8°的區域，對于裝配式建筑的應用非常合適。此外，還可以在各種民用建筑中使用，例如：酒店、教學樓、住宅等。如果為甲類建筑或者抗震防裂強度達到9級的區域，并不適合應用裝配式建筑。對于該項結構的應用體系，包括：1）裝配整體式框架結構；2）裝配整體式框架-現澆剪力墻結構；3）裝配整體式框架-現澆核心筒結構；4）裝配整體式剪力墻結構；5）裝配整體式部分框支剪力墻結構等。預制構件的上下層豎向連接，目前主要通過鋼筋套筒灌漿連接、鋼筋漿錨搭接連接以及雙面疊合剪力墻空腔內設置豎向連接鋼筋連接。

2 裝配式建筑結構設計流程

一般來說，針對裝配式建筑結構進行設計時，主要有4個設計流程：1）選擇技術。針對技術選擇時，設計人員需要對裝配式建筑工程的位置做好選擇，設定好施工規模，并對工程項目的四周環境、地質地貌等有詳細的了解，對其工程項目施工成本精準計算，以便使編制的技術方案更加完整、合理，確保建筑結構的標準性，也會為施工人員提供更多的數據依據；2）在設計施工方案時，設計人員要結合裝配式建筑的特征，對施工方案科學編制，如果施工方案不能對現場施工有效指導，會影響結構的穩定性以及安全性。此外，由于裝配式建筑結構中對于方案的設計有一定的難度，系統性很強，所以設計人員在設計過程中要非常嚴謹和細致；3）施工圖設計。設計者要根據選用的技術以及初步設計內容，綜合建筑中每個專業提供的數據參數，對預制構件的安裝要求有所明確，尤其是項目中的關鍵部位，防水設計等內容要有所加強；4）預制構件加工設計。在該項環節，設計方與預制構件加工企業要積極溝通，與其開展協同設計，并依照現場施工情況，為加工企業提供需要的構件尺寸設計圖紙，以便對需要使用的各項管線穩定性給予保障。根據預制構件提出的運輸要求以及吊裝要求，指派專業人員對預制構件、起吊設備等提前設置。

3 裝配式構件特征以及應用效果分析

3.1 裝配式混凝土結構特征

裝配式混凝土結構最突出的特征便是需要在工廠內將樓板完成一半的制作，之后將半成品運輸至現場，利用吊裝對上層鋼筋綁扎作業進行組織，實施混凝土澆筑即可。

梁結構主要有主梁以及次梁，主梁產生的作用是對上部荷載進行承受，使荷載向柱以及墻體有效傳輸。次梁也會對荷載有效傳遞，使上部結構產生的荷載向主梁有所傳輸。在廠內，前期對其生產時需要主梁上部以及四周將連接鋼筋預留出來，并針對次梁的安裝口進行設計，這樣在將其運輸到現場之后，能夠使主梁和次梁之間的連接更加穩定。

3.2 裝配式混凝土結構優勢以及劣勢分析

優勢：1）與鋼結構相比，混凝土結構的耐久性更為突出，耐火性也更強，后期保養與維修工作量有所減少；2）結構比較完整，并沒有殘缺以及零散的情況；3）有極好的可塑性，可以結合施工提出的標準要求制作成需要的結構形狀，進而對個性化施工要求給予滿足；4）不需要使用太多的材料。傳統的鋼結構會對大量鋼材進行使用，所以需要投入的成本比較高，而鋼筋混凝土結構只需要利用水泥混合料，便可對部分鋼筋進行取代，所以減少了鋼材的用量。

缺點：1）有較大的自重，一般來說鋼筋混凝土具有的密度大概為25KN/m，與砌體和木材相比，有非常大的重量。盡管與鋼筋相比，比重更小，但會有較大的截面尺寸，所以自重也有所增加，與同跨度的鋼結構相比，重量又明顯增加；2）沒有較強的混凝土抗拉強度，如外力對其產生的作用力較大，便會出現開裂問題。裂縫并不會對結構的正常應用造成影響，但會降低耐久性；3）有較長的施工工期；4）補強修復有很大的難度。

4 裝配式建筑設計要點分析

4.1 預制裝配式框架結構設計要點

站在預制裝配式建筑結構角度分析，框架結構體系占據的地位異常關鍵，對比剪力墻結構，其優勢特征便是質量更輕，且在運輸材料時也更加便捷。此外，在較低樓層的建筑施工當中，會對預制裝配式建筑結構廣泛應用，充分展現了建筑結構綠色發展以及環保的目標。框架結構需要在工廠當中提前生產好，預制好疊合板以及疊合梁，利用運輸到現場后，開展焊接施工以及澆筑施工，便能完成施工內容。設計框架結構時，需要關注的內容要點包括：1）針對框架結構開展的焊接設計，是重點內容之一，需要對其承受的抗壓情況充分考量，結合不同的位置，采用相應的焊接措施。此外，對框架內部荷載能力產生影響的主要因素有軸力以及剪力，所以在計算結構設計時，要分步開展；2）框架的整體設計工作需要完善，確保平整性與施工要求相符合，提升支柱的穩定性能。其中，需要關注的事項為：內部結構當中，梁和柱設置的中心線要在同一平面內，且保持好一致的方向；3）裝配式建筑中使用的梁以及柱，需要應用剛接點的形式進行交接，才能對基礎的牢固性給予保障。其中，混凝土的應用等級需高于C30。

4.2 分析預制裝配剪力墻結構設計要點

對于預制裝配剪力墻結構的應用，最關鍵的受力結構便是剪力墻以及梁板。在預制剪力墻當中包括兩種結構，其一為全預制剪力墻結構；其二為半預制剪力墻結構。設計出來的結構體系，需要對建筑抗震規范設計中提出的要求完全相符，并符合高層建筑混凝土結構技術規程。此外，在設計結構體系時，需要遵循的要點包括1）對于剪力墻的布置，不論是橫向還是縱向，都要根據具體情況開展。其中，在端部山墻結構的兩側，要設置好預制承重板，之后墻體的填充工作，可借助預制承重板以及預制輕質完成；2）豎向的抗側力構件與受力鋼筋漿錨固之間的結合，借助澆筑的形式便能完成，對于連接，有非常強的整體性；3）對于結構件的連接，設計時需要明確好傳力，以便增強結構的整體強度及剛度，使裝配式建筑結構的抗震能力更加理想。

4.3 把控建筑成本

無論哪項設計環節都需要對建筑成本合理把控。為了使裝配式建筑在成本方面得到更加理想的控制，設計方需要在各環節做好預算，例如：生產PC構件環節、運輸構件環節以及安裝環節等。站在不同的角度以及層面，對生產構件的工廠能力、運輸過程、吊裝能力等做好考量，正式施工之前還要針對該工程項目做出造價預算，以免在施工中有浪費問題以及不必要的資金支出。現在，生產PC構件的規范并不是非常統一，以至于生產市場存在一些混亂問題，發展并不穩定，以至于構件成本有些高，這也對相關企業的發展造成了阻礙。面對這一問題，設計方在正式施工之前，一定要做出相應的施工預算，進一步優化構件種類，使生產成本得以減小，有益于對工程項目整體造價的把控。

4.4 構件拆分設計要點

設計預制構件時，需要對生產方的工藝生產水平進行參考，遵循“少規格多組合”的拆分原則，對其尺寸的合適性給予保障，可以使建筑物結構間存在的誤差有所降低，減少由于尺寸不正確出現的質量問題。此外，還要監督管理施工方的吊裝水平，采取正確的方式和相應的位置，使調運工作完成。很多單位拆分構件，其目的是將施工成本降低，確保整體施工流程的有序性，有益于現場針對每個施工點進行把控和管理。其中，設計人員需要對安全性和運輸構件等相關工作進行考慮，使得預制構件實施合理的調整拆分以及再設計，能夠使施工建設有更多的保障。

5 結語

總之，對于裝配式建筑結構開展的設計工作，還有很多問題需要解決，其中要完善各項設計內容的把控，做好綜合分析以及考量，面向低碳環保綠色建筑方向發展，才能迎合新時期建筑市場提出的要求。所以，設計人員要掌控好相應的設計流程、整體布局以及技術要點等，以便使設計的內容更加合理，提升裝配式建筑質量。