预制装配式建筑结构的设计要点--中国期刊网

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预制装配式建筑结构的设计要点

发表时间：2020/10/29 来源：《建筑科技信息》2020年第6期作者：李海燕马子娟闫娟杨静

[导读] 本文从实际工程出发，结合具体设计中遇到的的几个问题加以论述，希望能起到抛砖引玉的作用，引起大家对预制装配式设计问题的关注和思考

摘要：装配式建筑是现代工程领域的重要应用形式，其具备效率高、质量好等多重优点。但装配式建筑对于结构设计的要求较高，必须全面掌握技术要点，形成与实际需求相适应的方案，这也是工程中的施工难点。
关键词：预制装配式；建筑结构；设计要点

        引言
        时代在不断向前发展，国内建筑行业的发展局势相当可观，建筑施工技术在这样的发展背景下，得到了进一步优化，而且出现各种类型的建筑物。作为一种全新的建筑形式，预制装配式建筑一般不会受气候环境的影响，而且可达到较高的施工效率，可节约大量的劳动力。相较于普通建筑形式，预制装配式建筑的应用优势更加明显，空间划分比较灵活，而且可以自由分隔房间。
        1预制装配式建筑设计特征
        在预制装配式建筑发展过程中，开始转变传统生产模式与建设模式，在具体施工期间会受到施工技术、工程管理、运输条件等因素影响，因此属于复杂系统工程。在具体施工建设期间，建设单位、设计单位、施工企业都必须做好协调沟通工作。相比于传统建筑项目，预制装配式建筑设计特点如下：①流程精细化：对整个建筑施工流程进行梳理，确保整个设计过程的精细化。相比于传统设计流程，预制装配式建筑增加前期技术策划、加工图纸设计等环节；②设计模数化：预制装配式建筑设计中，可以实现建筑、构件、部品的高度统一，合理控制建筑模数，实现模数化的协调发展，逐渐形成模块化组合，提升建筑设计的标准度；③配合一体化：预制装配式建筑设计成果优化，必须由不同专业、构件生产厂的通力合作，实现施工组织、设备管线、装修部品和预制构件的一体化；④成本精确化：构件生产加工必须以设计成果为依据，不同预制构件拆分方案的装配率相同，成本投入的差异比较大。如果建筑设计方案的合理度越高，则成本控制精确度就越高；⑤技术信息化：为了提升建筑设计精确度与完成度，必须通过BIM技术实现。该技术可以通过数字化方式呈现出几何信息、物理信息与功能信息，有效支持建筑施工、管理与运营。
        2预制装配式建筑结构的设计要点
        2.1装配式建筑调整指标的评审
        通过多地政策的调研，全国主要城市均对本地新建项目提出装配式建筑应用要求，如单体预制率不低于40%，“三板”比例不低于60%等，但由于其他特殊因素，不适合采用装配式技术或无法满足指标要求，如项目本身无法实施装配式技术，如大面积存在大跨度、大悬挑等，通过计算很难满足预制率最低要求；如场地条件不允许，某老城区改造项目，老城区内街道狭窄，无法通行大型车辆，施工场地面积较小，构件车辆转弯困难，PC堆场面积过小无法满足施工需求等原因。可向相关管理部门提出申请，经过相关部门组织专家论证通过后，调整装配式指标。某市装配式建筑调整指标评审流程，专项设计周期两周左右，可与传统设计平行进行。
        2.2重视装配式构件及连接设计
        预制构件应进行承载力、变形、裂缝验算，还应进行地震工况下的承载力计算，况此外还要注意短暂设计工况（如翻转、起吊、运输、堆放/安装等））下的验算。因为各工况下构件的受力模式不同或是构件的混凝土强度未达到设计强度等原因，造成构件的最终截面和配筋不同。此外预制构件设计时应选位择合理的连接部位（一般在受力较小的部位），划分合理的构件尺寸和形状等。预制构件设计在对整体结构进行设计过程中，要重点把握各预制构件之间的连接设计，保证各节点安全可靠，符合规范的各项要求，满足结构承载力设计及抗震设计的要求。防止由于节点的缺点而致使整个结构不合理及安全隐患等。如：叠合构件的叠合面粗糙度占比要求，叠合梁的对接连接要求，主次梁之间的连接构造，预制柱与预制梁之间的连接节点构造等要求。

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        2.3预制混凝土夹心保温外墙板设计
        建筑外墙除承重的主要功能外，往往还要实现建筑的维护、保温、防水、防火等功能。预制夹心保温外墙板能很好地解决以上问题，它由外叶板、保温层和内墙板通过可靠连接预制成一体，再由局部现浇或套筒连接等方式组装而成整体。按照《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T51231-2016)第5.8.7条：“预制墙板应在水平或竖向尺寸大于800mm的洞边、一字墙墙体端部、纵横墙交接处设置构造边缘构件”。所以，当遇建筑门窗洞口时，预制外墙应与楼层梁整体预制，考虑到结构连接的要求，就需要将墙板顶部两侧的外伸梁下受力钢筋与两端的后浇墙肢连接。这种预制墙板设计中，应着重考虑外伸梁梁底受力纵筋与端部构造边缘构件中竖向钢筋的碰撞干涉问题，否则会严重影响到竖向墙肢的钢筋施工定位。当梁底受力钢筋直径较大时，现场施工时不易扳弯，常采用现浇构造边构件竖向钢筋避让的作法，因此，构造边构件浇注成型后，造成竖向钢筋的定位偏差±20mm。比较合适的做法是，在进行构件设计时，将梁底两侧受力纵筋筋向内收进15-20mm外接墙板构造边缘，这样既能满足梁受力钢筋锚固要求，又能保证构造边沿构件竖向钢筋定位准确无偏移。标准层的外围护墙均采用预制混凝土夹心保温外墙板，类似于全混凝土外墙。因此在结构设计时应考虑其带来的刚度影响，在其与剪力墙的水平接缝处采用柔性连接，仅在预制外墙侧面每隔一定距离预留抗剪螺栓埋件，以降低围护墙与主体结构的连接刚度，从而减少预制墙板对单体结构刚度的影响。此外，在外墙门窗开洞处，容易造成应力集中，在预制构件脱模、吊装时容易产生裂缝或局部混凝土脱落影响观感。因此应在其周边和角部设置水平、竖向和角部加强钢筋。
        2.4健全质量监管体系
        质量监管体系对结构设计和施工技术的融合有着直接影响。企业需根据现场实际情况及施工要求，编制完善的质量监督和管控制度，为结构设计提供科学保证，促进土木工程施工作业的顺利进行。在项目施工环节，建筑企业要针对施工完成情况进行细致严格的质量检查和监督，确保施工质量符合建设要求，研究施工技术与设计的要求，确保采用的施工技术符合工程得到建设要求。为改进施工质量，还要做到：按照施工方案对施工流程和步骤予以规划；根据施工标准要求，科学选用施工技术，保证施工作业的有效落实；加大监管力度，避免质量问题的出现，改善整体施工效果。
        2.5预制构件的防水设计
        伴随使用时间的延长，在太阳辐射、雨雪等因素的共同作用下，建筑易出现渗漏水现象，因此施工中所用混凝土的防水性能尤为关键。在装配式建筑领域中，预制楼板与外墙直接暴露于自然环境中，必须注重相邻构件连接处的处理，使其具有足够的防水性能。该工程中使用的是三明治外墙板，其采取的是封闭型设置方式，含有3层防水措施，最外侧铺设聚氨酯密封胶，向内设置有减压层，通过防水橡胶条提升紧密性，随后设置内侧灌浆层，从而达到多重防水的效果。
        结语
        目前，我国正处在大力推广预制装配式建筑的过程中，预制装配式设计的不断成熟与完善，对于提高生产效率、降低工程造价有着积极的促进作用，但实际工程中任然存在许多待解决的问题。本文从实际工程出发，结合具体设计中遇到的的几个问题加以论述，希望能起到抛砖引玉的作用，引起大家对预制装配式设计问题的关注和思考。通过如上所论述的几个问题，我们可以明显地感到，预制装配式设计需要对预制构件的制作、运输和现场安装等细节进行深入细致的了解，并进行全周期的设计，加以BIM等建筑信息模型技术应用日趋成熟和广泛，使得预制装配式设计更加合理和科学。
        参考文献
        [1]董月琴.预制装配式建筑结构设计与施工关键技术研究[J].绿色环保建材,2019(2):138+141.
        [2]刘海第.关于预制装配式建筑施工技术的研究与应用分析[J].居舍,2019(6):57.
        [3]王润华.预制装配式建筑施工技术及其配套装备的创新研究[J].工程建设与设计,2018(20):203-204.