预制装配式建筑结构体系与设计

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　　摘    要：当下预制装配式建筑结构体系正处于高速发展阶段，符合生态文明城市的建设需求，是建筑行业相应国家可持续发展号召的重要体现。各地区的工程建设过程中，要不断深入推广预制装配式建筑结构体系，提高工程项目的建设质量，促进建筑行业取得更加稳定、长足的发展。
　　关键词：预制装配式;建筑结构;体系;设计
　　1   前言
　　预制装配式建筑作为一种新型建筑手段，全球很多发达国家都是采用预制装配式建筑施工方案，应用较为广泛。从我国现阶段发展来看，预制装配式建筑在处于发展初期，还有很大的发展空间。近些年，预制装配式建筑使用比例有了明显上升，也取得了优异的成绩，但也存在着些许不足，如构件成本高、缺乏关键技术、缺乏统一标准等。当然，相比传统施工方案，预制装配式建筑具有施工效率高、风险低等优势，可以提升工程效益。总之，想要避免预制装配式建筑的问题，就必须要做好设计工作，这样才能够实现最终建设目标。
　　2  预制装配式建筑的优势与不足
　　2.1  优势
　　（1）生产率高。由于是车间统一生产构件，效率有所提升，在现场进行组装施工，减少了浇筑等环节，几乎不需要脚手架、抹灰工程。再加上管线、插座等都是生产中预留，可以大大提高建筑生产率。
　　（2）精度高。流水线生产中要求统一标准，因此预埋件、门窗洞口预留等定位非常精准，可以保证建筑的整体质量，保证生产精度。
　　（3）质量高。将构件运输到施工现场进行机械吊装、组装，减少了混凝土浇筑与养护环节，传统施工方案会因为多种因素影响出现混凝土裂缝，而预制构件不会出现此类问题。
　　2.2  不足
　　（1）成本高。不同建筑工程的使用功能、建设标准，建筑平面形状千差万别，如果根据建筑特有平面生产模具，则会大大提高生产成本，导致很多建筑因为成本过高而更改设计方案。
　　（2）技术要求高。装配式建筑在拆分组装之后，接缝与节点作为结构受力、建筑防水的薄弱环节。再施工中，接缝、节点连接都是通过预留钢筋焊接完成，之后再采用高等级混凝土加入膨胀剂浇筑捣实浇筑密封。虽然建筑最终的耐久性、抗震性可以满足要求，但是技术难度较大，设计中还需要考虑构件拆分组装的离散性，要适当加大拆分构件预留钢筋。
　　（3）开裂预防。在构建运输、吊装中需要预防构件开裂问题，通常构件上都会设置4个吊点模拟运输和吊装受力情况，如果实际施工受力情况和模拟受力情况相近，则在实际生产当中开裂概率很小。但实际运输、吊装中往往与模拟情况相差甚远，因此很难做到不开裂。正是考虑到运输、吊装中存在着不确定因素，因此最常见的方法就是加强被拆分构件构造配筋。
　　3  预制装配式建筑设计要点
　　3.1  立面设计要点
　　（1）采用多样化的组合方式。例如，通过多种标准化预制模块依照不同方式的排列、组合，优化建筑形体，带来三维立体的视觉效果，彰显装配式建筑特色。（2）注重层次的打造。建筑立面通常包括外墙、女儿墙、空调板、屋顶、阳台等结构，以上结构元素的存在形态均会影响整个立面的设计效果。要求不同元素之间在尺寸、形态上相互搭配，丰富立面层次，并为预制构件的标准化生产提供便利。（3）借用质感、色彩、纹理等艺术元素，提高立面审美。
　　例如，混凝土、装饰性混凝土、瓷板、涂料等材料，在质感上的表现差异明显，结合建筑所在区域及其使用功能，选取适当质感的立面材料，能够使立面更为风格化。阳台、空调板等体型较小的结构，改变其尺寸比例或颜色，将其设计为立面的装饰性元素，而百叶、挂板等非结构预制构件，其设计更为灵活，更适合发展成为立面装饰元素。
　　3.2  平面设计要点
　　平面设计的首要原则为协调性，通过反复的测量、评估和对比，找出最佳尺寸及类型设计方案，进而达到彰显装配式建筑优势、提高工程质量、降低建设成本的目的。例如在设计之前，依照建筑各区域功能分布，划分整个空间，确定模块类型并设计对应的组合方法。依照先标准化功能模块、后套型模块、套型模块组成单元模块、单元模块打造整体构造的顺序进行平面设计，该原则与工业化生产的要求相适应。以装配式建筑中相对常用的大空间布局设计为例，此种布局设计形式能够为承重墙、管线系统等结构找到最佳的存在位置，整个空间的灵活利用率更高，在实现建筑工程的基础上，能够尽量减少对承重墙结构的需求，为隔板拆卸作业提供方便。
　　3.3  连接设计要点
　　装配式建筑中连接点的位置、连接方式、连接技术的选择都要以建筑功能需求作为基础，确保连接设计标准、可靠。连接构造设计要依照装配式建筑的连接技术水平进行。在设计过程中，相关人员就要依照连接形式的技术标准及操作要求进行技术方案制定。对于钢筋混凝土装配式建筑来说，结构受力情况也是开展设计工作一项参考要素，保证每一节点位置都足以承受对应荷载及传递应力，提升结构安全性和稳定性。
　　3.4  管線设计要点
　　管线系统施工过程相对复杂，需要得到其他各部门施工作业的有效配合。在设计阶段项目，应结合管线系统位置、走向规划，预留管线排布空间。例如，电气工程中的系统接地、电线电缆的敷设、排水管道系统排布等。管线预留设计要点总结如下：对各类管线所在的区域及具体位置进行确认，设计管线预留施工方案;依照装配式建筑要求，检验管线预留工作的合理性，避免其影响其他建筑功能的实现;借助BIM技术，验证系统中是否存在碰撞点或遗漏部分;避免管线间相互交叉;预留管线的位置选择不能影响其他施工作业的正常开展。
　　3.5  预制设计要点
　　预制设计是整个装配式建筑设计工作的重中之重，在预制设计过程中，尽可能满足对规范化、统一化、模块化的要求。合理选择各预制构件的尺寸、外观、性能，提高预制构件适用程度，降低后期安装复杂性，合理节约建设成本。首先，对结构复杂、重要程度较高的构件，结合实际情况，选择混凝土浇筑的方式对其安全稳定性进行强化。适当降低单个构件的外观及自重大小，其原因是若构件体积及重量较大，在后期运输及安装过程中容易导致构件损坏。在设计过程中，应予以充分考虑，为后期装配式建筑建设工作创造更多便利。其次，提高构件的强度、使用寿命、抗震、防火性能，提升装配式建筑的整体质量。再次，对于非承重类结构，尽量选用密度低、拆装方便且具备优良隔音、保温性能的材料。做好非承重结构与主体结构之间的连接方式设计，延长建筑服务寿命。用于厨卫等区域的预制结构，在选材还还要同时具备一定的防潮、防水功能，以免在后期使用过程中，因空间使用特殊性导致构件质量下降。最后，建筑楼板的设计应尽量选用现浇或叠合的形式，使其与墙体之间连接紧密、稳固。以叠合楼板为例，要求做好吊顶、灯具、管线系统的位置设计工作，在适当位置设置预留孔洞，提高后期安装效果。空调系统与阳台结构相结合，因此这两部分的设计工作应配合进行，确保预留孔洞的位置符合空调安装要求。楼梯、扶手等结构在制作过程中需一次成型，合理选取相关参数非常关键。
　　4  结束语
　　设计工作是预制装配式建筑优越性实现的基础，做好方案设计、初步设计工作，并对立面设计、平面设计、连接构造、管线预留预制设计等工作进行严格的把控。确保各设计模块之间充分协调，合理选取预制构件的外观尺寸及性能参数，为后期施工作业提供科学、可靠的理论依据，促使建筑行业实现模块化、节能化、健康化发展。
　　参考文献：
　　[1] 张斌翔.预制装配式建筑的设计要点研究[J].住宅与房地产，2019（15）：62.
　　[2] 唐宇乐.预制装配式建筑设计实践及问题探讨[J].绿色环保建材，2019（7）：67～68.
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