江雄斌
上海徐汇规划建筑设计有限公司江西分公司 江西赣州 341000
摘要：本文对住宅装配式钢筋混凝土结构设计的特点进行分析,并介绍在各设计阶段需完成的内容,分析关键点,明确设计步骤及要点,提出相关的建议。
关键词：装配式；钢筋混凝土结构；分析；设计
前言：PC构件深化设计近年,国家出台了一系列关于促进建筑产业升级、大力发展装配式建筑的相关政策,发布了装配式建筑相关的设计验收规范。各地区在居住用地出让时,对装配式建筑的预制装配率等均进行了具体的要求。装配式建筑与传统现浇建筑相比,在建造方式、成本造价、设计内容和流程、验收内容和流程等方面均有很多不同,故在装配式住宅建筑结构设计时,应结合其特点调整设计内容、方法、流程,并把控好关键点。
1、装配式混凝土结构设计
1.1装配式混凝土框架结构
装配式混凝土框架结构中,主要包括预制楼板,预制梁和预制柱和预制楼梯,和一些框架结构外围护构件（如空调板、雨棚等），其优点是构件规格少,装配效率高,减少作业, 构件施工环境好等,根据梁柱节点连接方法的不同,装配式混凝土框架结构可分为刚性连接节点和柔性连接节点。刚性节点连接和现浇结构结构受力性能和设计方法基本上是相同的,但柔性节点连接具有较高的复杂性,具体需要根据节点的性能设计方法确定总体性能和能量耗散机制。与现浇混凝土框架相比,柔性节点的连接方式有很大的不同，根据拆除的预制方式，也可分为三种刚性连接方式，包括三维构件、二维预制和一字构件。与其他施工方法相比，装配式建筑更节能环保。因此，适用范围广。但需要注意的是，结构的设计与施工应有效协调，充分挖掘隐患和障碍，然后运用专业的解决方案加以防范。
1.2装配式剪力墙结构
装配式混凝土剪力墙结构中,剪力墙也可预制,其连接主要采用湿式连接,水平缝通常用于钢套筒灌浆连接,此外,常用的是浆锚圈的方式。根据预制墙的使用位置，剪力墙结构可分为两种类型:完全预制结构和部分预制结构。其中装配式剪力墙比例较高，但由于节点数量较多，施工难度较大。因此，一般用于抗震设防要求较低的多层建筑。一些预制结构在性能上与现浇结构相似，适用于一些较高的墙体。
叠合板式混凝土剪力墙结构体是一种新型结构体系，系由叠合墙板和其他预制混凝土构件通过可靠方式进行连接并与现场后浇混凝土形成整体的装配整体式混凝土剪力墙结构体系，该体系剪力墙可全部或部分与楼板全部或部分可靠连接，整体应力由现场后浇混凝土形成的混凝土结构。组合剪力墙是在工厂安装两侧的混凝土板和钢桁架后，在空腔内浇筑混凝土形成预制混凝土和现浇混凝土的总应力的混凝土墙。该结构的建设便于项目规划和组织，能有效保证项目进度优化、质量控制和成本节约，符合国家节能环保产业政策。
与现浇结构相比，叠合板剪力墙在应力强度和结构设计上存在较大差异，主要应用于6度烈度区域。震区地震烈度为7度时，要求建筑高度在60m以内，楼层不超过18层。
2设计流程分析
2.1建筑方案阶段
传统的住宅建筑设计,由于体型相对简单且采用现浇施工工艺,故建筑方案阶段一般不考虑结构设计和施工难度。一般在施工过程中,为了保障工程结构体系的健全制度,必须要满足所设计建筑的抗侧力和它承载重力的要求,这需要设计人员对房屋结构的薄弱环节进行优化设计,以此来解决这些难题。在建筑框架的每个具体的方向上设计人员都要进行相应的接模。
装配式住宅建筑方案阶段,需同步进行装配式方案设计,装配式方案的深度和合理性对后续的施工图设计、装配式设计、PC构件深化设计、施工可行性、工期和工程造价对工程建设有很大影响。装配式方案设计应着重考虑以下几个方面:装配式建筑单体确定、装配体系方案确定、确定预制构件范围、估算预制装配率、保温体系确认、平立面设计方向、PC构件平立面拆分方案、判定是否存在结构抗震超限及预制超限。装配式方案阶段设计要点如下:(一)外墙采用预制剪力墙板的单体楼立面方案设计尽量实现标准层不变化,立面造型通过底部加强部位及屋面造型实现;(二)平面采用预制叠合楼板的单体楼的平面方案设计应考虑少户型、多组合;（三）采用预制夹心保温外墙板的单体楼需考虑外墙加厚对建筑面积计容的影响;(四)方案平面布置尽量规整,即充分考虑PC拆分的相应要求,提高PC构件复用率,减少PC构件种类,以实现节省造价、方便安装施工的目标。
2.2初步设计阶段
初步设计阶段,应基本确定PC体系、预制构件比例、PC构件平面、立面布置及拆分原则、重要节点构造、预制率计算。配合建筑、机电、室内装修、幕墙等专业方案确认,评估对装配式方案的影响,以保证方案阶段确定的装配式方案能够顺利实现,并进一步优化改进装配方法,优化装配工序,提高装配效率。另外,如果有抗震超限审查或PC新体系专项评审,此阶段需完成。
2.3施工图设计阶段
施工图设计阶段应完成两大部分内容:（1）根据《装配式混凝土建筑技术标准》、《装配式混凝土结构技术规程》并按区域规程确定结构体系的组合结构，适用高度、抗震等级、内力调整要求、构件计算参数等进行结构整体计算及施工图绘制。（2）PC构件设计需要完成的内容:完成准确的预制装配率计算;PC设计说明;PC构件平、立面拆分图;PC构件典型样例图;PC构件连接工艺及连接节点详图等。施工图设计阶段PC拆分设计要点:(一)拆分原则: 少规格，多组合。构件设计标准化，模具数量最小化，连接节点简化，安装施工简化(二)预制结构构件拆分时,应充分考虑构件生产、运输、安装的难度。例如:1)布置的剪力墙长度宜归并,多布置长墙少布置短肢墙;2)设置后浇带的一跨内不应预制;3)楼电梯井处的剪力墙难以安装应避免预制;4)现浇段长度应方便锚筋过长构件的安装;5)小偏拉构件不应预制;6)设置反梁的部位不宜预制; 7)跨度过大(比如双向均超5m)的板建议现浇;9)不宜拆分出超过其他预制构件重量过大的构件以便于减小对现场塔吊起重量的要求。(三)有条件的单位可结合BIM技术进行一体化设计,进行预拼装,各专业碰撞检查,指导施工吊装。五、PC构件深化设计阶段C构件深化设计必须在完成专业施工图设计、门窗详图设计、室内设计、幕墙设计等工作后才能进行。PC深化设计的内容包括:PC组件设计的总体描述;详细的图纸;金属件加工详图;预制构件平、立、剖面图; 预制构件加工图；预制构件装配图等。PC构件深化设计要点如下:(一)确保PC构件设计符合结构整体计算力学假定,满足计算结果。 (二)确保预埋点位准确合理,尤其是精装点位确保无误。 (三)与零部件生产企业、施工单位密切配合,确保PC构件加工、运输、堆场、吊装方案经济、安全、可行。
结束语
装配式建筑的发展,能够贯彻落实环保节能、可持续发展等理念。具体言之,装配式建筑施工主要加工厂完成预制品部件的加工,随后运输到施工现场,完成部件组装任务,即可完成施工任务。一方面最大程度节约了资源,减少了污染;另一方面有助于保证施工质量。控制好每个阶段的关键点,是完成装配式设计的基本要求。一体化,即结合BIM技术、装修一体化、管线集成化等的智能化设计。在装配式建筑结构的设计过程中，必须结合实际施工操作的各种因素，确保设计更加合理、科学。设计人员要注意每一种施工类型和环节，如管道预埋、混凝土构件拼装施工、剪力墙配置、门窗防水等，确保技术交底水平。
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