基于装配式建筑结构设计要点分析 孟洲

发表时间:2020/9/8   来源:《基层建设》2020年第13期   作者:孟洲
[导读] 摘要:当前建筑形式日趋多样化,装配式建筑就是其中之一,这也是未来建筑发展的主要趋势。
        安徽省建筑设计研究总院股份有限公司 安徽合肥  230000
        摘要:当前建筑形式日趋多样化,装配式建筑就是其中之一,这也是未来建筑发展的主要趋势。但我国装配式建筑起步较晚,各方面均存在较多限制和不足。要想改善此类问题,必须关注装配式建筑的结构设计,尤其是关注其结构设计要点。
        关键词:装配式建筑;建筑结构;设计要点
        引言
        建筑行业持续发展之下,装配式建筑已经成为主流形式,但国内在此方面起步较迟,依然处于发展初期阶段,无法兼顾建筑高度、功能等多方面要求,形成的设计方案存在一定的局限性。对此,需从具体问题入手,提出可行的结构设计方案,给装配式建筑的施工作业提供指导。
        1装配式建筑概述
        装配式建筑是在构件预制厂将梁、板、柱、墙等结构构件预先生产,统一转运至施工现场经焊接、螺栓、浇筑等施工将这些预制构件连接在一起形成一个整体性的建筑。我国在20世纪50~80年代开始发展装配式建筑,其所具备的各类优势促使其成为未来建筑行业的重要趋势。当前,节能环保标准及人力资源成本的增加,推动了预制装配式住宅在我国的推广,装配式建筑研究、应用不断增加,在建筑结构设计方面已与初期存在较多差异。但由于装配式建筑产业体系不够完善,其应用受到一定阻碍,各地设计人员的装配式建筑设计经验欠缺,装配式建筑结构设计人员与生产厂家未能有效对接等问题,阻碍了装配式建筑的应用。因此,设计人员必须充分掌握装配式建筑结构设计要点,并加强各方沟通,结合我国经济、社会发展需求形成能够适应当前状况的建筑结构设计标准及经验,为我国装配式建筑推广应用奠定良好基础。
        2装配式建筑的优势
        整体来说,装配式建筑是由五个部分组建而成的,这些部分分别是标准化设计、生产工业化、建筑装配、内部装修与信息化管理。就其实质来说,它是在建筑工地上组装出来的,零件均是现成的。得益于其自身的显著优势,装配式建筑已发展成新的建筑趋势:能够节约时间、节省人力资源消耗,工厂提前预计的建造能够直接在工地上完成组装,工作效能、建筑成本控制均得到了保障;材料选用方面追求绿色环保,工作质量得到了良好把控,也很符合可持续发展的战略要求;能够进行机械化施工,明显降低了高空作业风险。
        3设计流程
        与常规建筑设计方式相比,全新的装配式建筑设计在流程上与之存在明显差别。关于工程方案以及图纸的制定,需广泛涉及装配式设计的各项具体内容,并包含装配式结构的深化设计方案。实际工作中,设计单位要兼顾工程规模、使用功能、成本等多方面因素,形成合适的设计方案,确保各项要素达到相均衡的状态。装配式建筑对于结构的选择提出较高要求,需满足抗震设计规范,较为可行的有框架柱、剪力墙等结构形式,且各类预制构件都要与设计规范相符。
        4分析装配式建筑结构设计要点
        4.1装配式建筑设计的总原则和技术
        装配式混凝土建筑设计以其对建筑模数化、标准化、通用化的要求,按照少规格、多组合的设计原则,使建筑户型以及部品部件等能达到系列化和多样化的建筑目标。当装配整体式混凝土剪力墙建筑的设计做到了标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理后,住宅建筑的质量品质就能得到较大的提升,也可以降低房屋建造的成本和将来使用的围护成本。装配整体式混凝土结构设计的主要结构技术是等同现浇。
        4.2构件拆分设计
        预制构件设计期间要参考生产单位生产工艺水平,确立最为合理的尺寸,最大限度减少建筑结构间的误差,努力避免因尺寸问题而造成的质量问题。同时,设计人员还要关注施工单位吊装工作水平,合理选择吊运方式、位置等细节。部分单位将构建进行拆分主要是为了降低工程建设成本和优化施工流程,利于对各个现场施工节点进行把控。

另外,还要关注装配式建筑结构的安全性,确保建筑施工过程中具备良好的可靠性、安全性。而且,设计人员要考虑结构安全性及构件运输、安装等方面的问题,综合多种环节的需求,不断调整预制构件拆分设计,才可以使设计更为合理。
        4.3预制构件连接设计
        竖向与水平接缝处设置有适量钢筋,需达到有效连接状态,此处为套筒灌浆连接的方式,所得接头应与施工要求相符。从预制剪力墙的整体结构来看,钢筋接头套筒处需要设置足够厚度的混凝土,以达到有效保护钢筋的效果,该处厚度至少为20mm,且各套筒间距至少达25mm。施工中,预制板、预制梁之间会形成叠合区域,该处需设置为粗糙面的形式。预制梁端面施工中,应形成键槽并带有粗糙面。相较于结合面,形成的粗糙面应达到总面积的80%。在展开预制板粗糙面的设置时,需确保凹凸深度至少达4mm,而关于预制梁端及墙端的粗糙面,该处产生的凹凸深度至少达6mm。需注意的是,预制构件连接处应具有足够的稳定性,该处座浆材料强度要得到保障,即至少达到连接构件混凝土强度等级。
        4.4预制构件设计
        其预制构件设计对于整体的建筑设计是很重要的,预制构建质量的高低与否和工程质量间关系密切。设计中,设计师需要考虑墙体保温、隔音要求,确保所设计的预制构件和这些要求相符。墙体支撑结构设计需要建立在对施工中的具体情况、建筑物内部空间结构、施工要求应达到的功能有充分考虑的基础上。为完成组件的有效整合,应在预制构建生产环节融入技术。为保障零件的有效衔接,为施工提供确切保障,建设单位需要及时将相关设计信息递交给制造工厂。要想提供给技术有力的支持,可选择在模型中拿到价值型信息,以此促使信息利用程度最大化,保障所拿到的初步组件数据的准确性。
        4.5剪力墙结构设计
        剪力墙是装配式建筑中主要承受风荷载、地震荷载的结构,具有防止结构剪切破坏的重要作用。剪力墙结构设计也是装配式建筑结构的设计要点,设计时需要把握以下几点:全面考虑空间与结构问题,对于装配式建筑而言,其剪力墙施工方式为对称样式;避免单方向的剪力墙设置,在地震概率较高的区域,需要根据装配式建筑的抗震性能确定剪力墙最有效的厚度;在设计纵墙时,应结合实际计算结果进行布置;注重剪力墙边缘构造设计,可在剪力墙边缘配置端柱,进而提高该部位的抗震能力,同时也要根据该部位实际受力情况加强端部与洞口两侧。
        4.6预制构件构造设计根据该工程设计要求,所有预制楼板都设置为叠合单向板,针对底板采取开洞处理。若洞宽<300mm,需调节好钢筋位置,应完全绕过洞口,不可对洞口产生切断作用;若洞宽为300~1000mm,由于此类洞的尺寸较大,需在洞边增设附加筋,数量为洞口每侧2根。部分楼层屋面与立面为收进式,此时需要在预制剪力墙顶部增设圈梁,使其与叠合楼形成整体结构。部分情况下预制剪力墙顶部较为特殊,未设置后浇圈梁,有必要为之增设水平后浇带,并向其中置入至少2根纵向筋,规格均为φ≥12mm。
        结束语
        简而言之,随着经济水平不断提高,为了满足某些特殊工程的需求和项目建设,装配式建筑逐渐扩展到建筑行业的应用中。装配式建筑的特点是基本建设在车间内完成,然后再运送至施工现场进行装配。本文主要讨论了提高装配式建筑结构水平的有效方法,来使整体的施工效果得到保障。
        参考文献
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