论装配式建筑结构设计要点分析 古晓明

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:古晓明
[导读] 摘要:在当前的社会中,由于我国经济政策的逐渐完善以及社会发展速度的逐步加快,建筑行业作为推动我国经济发展主要动力之一,其自身的实力以及行业地位也得到了一定的强化,并且其内部的发展体系也出现了较大程度的变化。
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        摘要:在当前的社会中,由于我国经济政策的逐渐完善以及社会发展速度的逐步加快,建筑行业作为推动我国经济发展主要动力之一,其自身的实力以及行业地位也得到了一定的强化,并且其内部的发展体系也出现了较大程度的变化。就当前的建筑行业来说,装配式建筑结构逐渐成为各大建筑单位广泛关注的一种施工类型,装配式建筑既能够满足大众的基本需求,同时也能够有效提高工程的经济效益。基于此,本文将对装配式建筑结构的设计特点及设计要点进行分析。
        关键词:装配式建筑结构;设计要点;设计分析,概述
        引言
        目前,新建筑技术的发展趋势是向轻建筑系统发展,并正在努力将这种技术应用于多层建筑。装配式建筑顺应了这一发展趋势,同时也满足了“绿色建筑”的要求,这也是实现我国建筑行业可持续发展的必然选择。建筑结构设计是建筑工程项目重要组成部分,在设计过程中需要综合考虑项目要求、项目附近地质条件等因素,将设计人员对建筑物的表达反映在设计图纸上。本文将重点对装配式建筑结构设计进行探讨。
        一、装配式建筑的相关概念
        装配式预制混凝土结构是指部分梁、板、柱、墙板等结构构件均先在构件预制厂进行规模生产,后运至施工现场通过焊接、预埋螺栓连接或少量现浇混凝土等将预制混凝土构件连接在一起,形成一个结构整体。预制率指装配式混凝土建筑室外地坪以上主体结构和围护结构中预制构件部分的材料用量占对应构件材料总用量的体积比。
        二、装配式建筑结构的设计特点
        2.1装配式建筑结构的建筑速度较快
        在进行装配式建筑建设工作时,施工人员会事前在厂房区域进行构件制作,在完成这一工作后,将所有构件运输到施工现场,通过装配组装的方式进行建筑施工,节省了大量的时间,并且也不会受到外界环境的干扰,大大提升工程效率。
        2.2装配式建筑结构的施工质量较高
        装配式建筑预构件通过厂房采用机械化、数字化管理流水线生产,避免了传统的建筑构造中施工造成建筑预构件出现人为破坏的可能。并且避免了建筑完成后出现的隔音差、隔热效果不良以及漏水等问题。
        2.3装配式建筑结构的环保效益较高
        在对该种技术进行应用时,不会造成较多的施工废料,也不会产生现场扬尘问题。同时,装配式建筑施工中,不会产生过多的机械噪音,能够降低对周围居民的生活影响,强化工程效益。
        三、装配式建筑结构设计流程
        3.1在技术选择过程之中,设计人员要明确装配式建筑工程的具体施工位置,包括工程项目的施工规模,了解建筑工程项目外部施工环境,准确计算装配式建筑工程项目施工成本,并制定出完整的技术方案,保证装配式建筑构件更为标准,为项目中的施工作业人员提供良好依据。
        3.2在施工方案设计环节,设计人员要根据装配式建筑的特点,编制科学、合理的施工方案。如果施工方案不能很好地指导现场施工,会对装配式建筑结构的可靠性能与安全性能产生较大影响,因为装配式建筑结构施工方案设计难度较大,具有一定的系统性,因此,设计人员要运用科学的设计理念进行设计。
        3.3在装配式建筑结构设计初期,应当对施工地点,施工规模以及施工环境考察明确,并且在施工前对建筑工程项目施工成本精准计算,方便后期施工过程当中的成本管理。将施工技术方案明确,控制施工所需原材料质量,为后期施工作业打下良好基础。
        3.4施工图纸绘制阶段要结合以上阶段的内容,确定技术选择与设计内容,针对装配式建筑,应当结合科学的有效参数,将装配式建筑构件与施工协调,选用合理的构件制定构件安装要求计划,对于工程中的重点部位以及关键部位要将设计的重点倾向防水加强。
        3.5在预制构件加工设计环节,设计单位要主动联系预制构件加工企业,和加工企业协同设计,并结合装配式建筑工程施工场地的实际情况,为构件加工企业提供准确的预制构件尺寸设计图,保证装配式建筑工程中的各项管线稳定运行。结合各项预制构件的运输与吊装要求,安排专业人员提前设置好预制构件起吊与固定设备。
        四、装配式建筑结构设计要点分析
        4.1 深化设计的要点分析
        在深化设计中,需要根据前期中设计的状况进行分析,并且应用深化建筑的文件对于设计的状况进行核实,使得建筑的结构设计需求与其使用需求之间呈现出相互适应的局面。此外,在与之的构件中,需要应对于建筑的图纸,留出相应的孔洞、管线以及预埋工程安装需要应用的内容。在建筑设计的后期阶段,建筑设计需要应对于相应的国家标准的要求,对于建筑的内部结构进行再次的审核,确定其适合于国家相应的应用标准,使得后期的装配工作进行能够依照图纸与施工的设计进行。
        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,确定最为合理的尺寸,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,对于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。
        对于预制构件的拆分需要以把握装配式建筑主体结构受力情况为前提,在掌握现浇与预制范围时,明确构件拆分位置,明确后浇区与预制构件间的关联。结构拆分时还要根据实际情况减少构件类型,确保建筑结构总体的合理性,必须掌握相邻构件拆分情况,合理选择构件接缝位置。例如:剪力墙结构拆分装配设计时,要尽量选择T型剪力墙,避免拆解得较为分散;对于需要增加翼缘的剪力墙,要保证翼缘长度设计合理,减少边缘构件浇筑长度影响现场施工。
        4.3连接性设计要点
        在装配式建筑工程当中,建筑结构的竖向与水平接缝位置钢筋,需要利用套筒灌浆方法进行处理,保证钢筋稳固连接,钢筋接头要符合装配式建筑结构设计要求。预制建筑剪力墙,钢筋接头部位的钢筋外侧套管箍筋混凝土保护层厚度不宜小于 20mm,套管之间的距离不宜小于 25mm。预制梁体,包括后浇混凝土,需要进行有效叠合,叠合为结合面之后,方可对平面进行粗糙处理。装配式建筑工程中的预制梁体断面处,需要进行粗糙面处理,并合理设置键槽,键槽的数量和尺寸要满足装配式建筑工程项目有关施工标准。梁体和后浇筑混凝土结合面,要设置相应的粗糙面与键槽,粗糙面的面积不能够小于 80%,预制板粗糙面凹凸深度不宜小于 4mm。
        4.4平面、立面设计
        在装配式建筑设计中,平面、立面设计属于基础部分。在这一部分基础设计中,首先进行平面设计,设计中要与实际装配建筑具体情况相联系,并综合建筑各个部分与相关尺寸要求,科学布置内部空间,选择合适承重墙与管井具体位置,合理划分建筑内部各个空间大小,以便于发挥其空间作用。在这基础上保持建筑外观具有较高观赏价值。立体设计需要采用标准化、系统化与模块化相结合的设计实施方式。同时在对建筑外墙进行设计的时候,需要充分考录建筑整体的美观性,选择不同的外墙材料来进行搭配装饰,从而使得建筑美观性得到有效提高。此外还应当充分结合各种不同的组件,来提高建筑立面效果。
        4.5构造节点的设计
        装配式建筑门窗等防水性能较差部位的构造节点应该加强构造节点设计,在设计时应该根据项目工程所在气候区、地理区域进行设计,满足建筑物防水的需求。例如,预制外墙板水平缝可以采用高低缝提高防水性能。在设计时,当装配式建筑物不考虑抗震要求时,结构的主要荷载为风荷载,风荷载作用时结构大多处于弹性状态,故而构造节点设计一般仅需满足内力要求。当建筑物需要考虑抗震要求时,建筑物结构的主要荷载为地震荷载,若地震荷载过大则结构极有可能进入塑性状态,因此构造节点设计在前者的基础上还有着特殊设计要求,即要根据构造节点极限承载力设计,要考虑到构建塑性时的局部稳定情况,要保证梁塑性时的侧向稳定。为了尽可能防止梁发生侧向弯扭失稳,在设计受弯构件塑性区时,应该根据两相邻支撑点间的间距、受压翼缘的宽度设置侧向支撑点。在设计构造节点时,还应该使节点构造简单,便于就位与调整,设计钢结构构造节点时还应注意避免厚钢板层状撕裂。同时,构造节点的接缝宽度与应该考虑地震荷载、
        风荷载的影响。在构造节点设计过程中,设计人员一定要关注不同连接节点的安全性能以及受力情况,要能够依据不同的连接方式采用不同的技术要求。
        4.6钢筋混凝土构件与装配式构件设计要点
        (1)混凝土材料对比设计要点;装配式建筑工程项目的混凝土强度以及混凝土质量也应当满足施工要求以及标准,其防水性能有耐久性要求高,对于梁、板、剪力墙这种预制构件应当与现浇筑构建同样严格要求,所以混凝土轴心抗压强度性能标准参数设计数值也应当小于 20%。选用质量过关的混凝土施工材料,并且严格按照标准配合比进行配比,提升混凝土的质量可以直接提升装配式建筑工程项目的安全性。
        (2)钢筋与连接构件设计要点;钢筋和连接构件从选用到安装,应当严格参考有关规定标准,具体规定标准如下:钢筋的合格率应当达到 95%,结构构建应当选用 HPB300 级别的钢筋材料并且确保抗拉强度与屈服强度比值在 1.25 范围浮动,且浮动范围不能过大。
        (3)为了保证混凝土构件与装配式构件的设计精确度,设计人员应当结合装配式建筑结构特点,将各个构件的标准提高。结合具体施工情况对设计方案进行修改,保证建筑结构的稳定性与方案实施效果。
        五、结束语
        装配式建筑相较于传统建筑环保节能、建设周期短,具有很好的发展空间和前景,已经得到了越来越多的推广和应用。但装配式建筑设计、生产等环节仍存在一些问题,各个环节之间的配合程度较差,甚至影响建筑结构的科学性、合理性。因此,在针对装配式建筑结构进行设计时,要充分掌握设计流程,了解其布局、标准、技术等要点内容,确保设计出来的建筑结构满足装配式建筑结构的使用要求。
        参考文献:
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        [3]新型连接方式在装配整体式剪力墙中的研究与应用[J].刘春年,陈为,胡典.中国勘察设计.2018(05)
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