装配式建筑的结构设计与施工要点研究.pdf

中国厨卫建筑工程与装修装配式建筑的结构设计与施工要点研究李鹏程,张艺耀（广西人防设计研究院有限公司，南宁5 3 0 0 0 0）摘要：相比传统的建筑施工形式，装配式建筑在施工过程、质量控制、结构安全性、标准化水准、环保及成本等层面均表现出更显著的优势。基于此，文章结合具体案例针对这方面内容加以探讨，以期为建筑行业发展提供理论层面的参考与支持。关键词：装配式建筑；结构设计；施工要点中图分类号：TU22Research on Structural Design and Construction Key Points of Prefabricated BuildingLI Pengcheng,ZHANGYiyao(Guangxi Civil Air Defense Design and Research Institute Co.,Ltd.,Nanning 530000,China)Abstract:Compared with traditional building construction forms,prefabricated buildings show more significant advanta-ges in construction process,quality control,structural safety,standardization level,environmental protection and cost.Based on this,this paper discusses this aspect with specific cases,in order to provide theoretical reference and support forthe development of the construction industry.Key words:prefabricated buildings;structural design;key points of construction1引言装配式建筑结构与传统的现浇式混凝土建筑存在显著区别。这种建筑方式是在工厂中生产出统一标准不同规格不同类型的构件后，将构件送往现场，借助工程器械进行组装。装配式建筑的绝大多数构件（少数特种构件或连接件依然需要现场施工)都有更高水准及规范化表现,且不在施工现场制作,因此能够节约成本和缩短工期,同时对环境的影响控制在最低。2概述通常,装配式建筑在结构上包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构等,其整个生产过程表现出标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用等显著特征，因此能够在很大程度上代表现代工业化的生产方式。装配式建筑像工业机器生产那样，成批成套地建造房屋。尽管早期的装配式建筑在造型上显得相对单调和重复,但在之后的结构设计上加以改进，使装配式建筑获得了更进一步的发展,其灵活性与多样性得到显著提升。装配式建筑的优势主要体现在经济效益、能耗及环保水准上。装配式建筑的整个施工过程中免去了构件浇筑这作者简介：李鹏程（1 9 8 3 一），本科，工程师，研究方向为土木工程。一环节（这也是传统现浇式混凝土施工最耗时的工序之一）,因此减少了工程在时间、人员、材料等层面的投人。从成本统计结果（见表1）来看，预支装配式建筑相比现浇式混凝土建筑,在多项具体工程上都具有明显的经济效益优势。在能耗上，工厂批量生产构件的生产形式能够有效减少能耗，使施工现场不需要为构件生产而配置专用的生产机械，更避免了混凝土构件冷却及养护时的水资源消耗，使整个建造阶段的节能水准可达到1 5%以上,水资源上的消耗甚至可以达到3 6%乃至更高。较高的环保水准也是预制装配式建筑不容忽视的优势之一,相关统计结果显示，同等规模下预制装配式建筑产生的工程垃圾仅有传统现浇混凝土建筑的3 0%,且生产过程在很大程度上避免了高频、强震动生产机械的使用，显著减少了噪声 2。以上装配式建筑所表现出的种种优势，很大程度上是该类型建筑成为建筑行业未来发展方向的重要原因。表1 不同工程每平方米造价（单位：元/m）工程类型现浇混凝土式预制装配式每平米差价装饰工程617.51给排水工程45.23采暖63.31电气156.17人防9.15合计891.37475.8643.0061.54126.548.89715.83141.652.231.7729.630.26175.5476|中国厨卫建筑工程与装修中国厨卫3工程概况关行业标准的要求。预制剪力墙的顶部、底部与侧面均设置了粗糙面,以保证与后浇混凝土有效结合。为确保连接某工程计划建造6 栋住宅楼主楼，住宅楼层数1 6 2 9的有效性,侧面额外设置了键槽。整个设计过程中需要确层不等。规划设计阶段拟采用当下较为新型的装配剪力墙保粗糙面总面积占到结合面面积的8 0%以上，同时将预制结构,包括外墙、内隔墙、楼板、楼梯在内的多种构件。若工板处粗糙面凹凸深度控制在4 mm以上,预制梁端及墙端的厂针对该类型构件具有规模化生产能力，均应用预制构件的生产形式 3。为确保装配式建筑的性能及安全性,相关单位重新分析了装配式建筑与现浇混凝土建筑的抗震能力(见表2)。表2 装配式建筑与现浇混凝土建筑抗震能力对比墙梁节点类型屈服前层间刚度/（kNmm）最大层间剪力/kN峰值层间位移/mm峰值层间位移角/rad4装配式建筑结构设计的关键要素4.1子预制构件拆分深化与方案规划建筑工程企业在推进装配式工程时，应按照工程设计标准，从设计图、施工流程、运输、构件安装等层面进行规范与约束,以保证建筑结构设计方案达到标准的完善程度。例如,设计结构图时需深入考虑各类型构件与机电设备预埋管线、孔洞等，以及它们的空间位置，确保后期各类构件能够顺利定位安装；同时，需要对图纸进行再三审核,确保图纸设计的合理性与科学性，条件允许的情况下尽量应用BIM技术以3 D立体成像模式还原设计细节,明确结构中存在的偏颇与误差，进一步修正设计内容。整个设计过程中应针对预制构件进行合理的拆分与深化，并围绕各方面要求合理编制工程文件，为后续拼装施工顺利进行提供可靠保障4。4.2保证连接结构设计的合理性要保证装配式建筑连接结构设计的合理性与科学性，做到水平接缝与纵向结构接缝的无缝衔接。完成衔接后还需对衔接位置进行套筒灌浆处理，确保钢筋连接稳固。以装配式剪力墙构件为例，剪力墙构件所有混凝土接头套筒位置均需设置保护措施，保证构件厚度的合理性。构件钢筋接头处则需在套筒外侧设制混凝土保护套。如果是装配式梁或板构件，在进行混凝土后浇叠合层设计时,应明确区分粗糙面与键槽位置。结合粗糙面位置详细设计后浇混凝土与装配式剪力墙构件连接处的有效啮合，确保连接有效性及稳定程度。该工程采用套筒灌浆的方式连接装配式构件在垂直与水平两个方向的接缝。预制剪力墙中钢筋接头的混凝土需保证了不少于1 5 mm的灌注厚度。为确保保护层充分发挥其应有的作用,设计保护层厚度为2 0 mm以上,并为套筒间留出不少于2 5 mm的净距。在预制梁端面留出粗糙面的键槽,其键槽的规格（长度、深度、宽度等）及数量完全参照相凹凸深度则控制为6 mm以上。另外,严格筛选了预制构件连接部位的座浆材料，保证其终凝后的强度等级与需连接的构件本体强度等级相一致。4.3科学设计预制构件构造部分案例工程中的楼板结构以装配式单项叠合板为主。此装配现浇相差比例/(%)1036987361133084.684.371/6551/683类构件的结构设计需要在底板对应位置预留开洞口。洞口4.7位置要避免与衔接钢筋和构造件之间出现交叉。需要合理8.9控制洞口宽度，并将绕洞口的方法作为基本施工方法之一，4.6以免构件结构应力影响钢筋的完整性。一旦出现洞口宽度4.4过大的情况，就要在洞口位置增加支撑钢筋，且确保支撑钢筋截面面积超过受力钢筋截面面积。对于不同楼层之间屋顶剪力墙的结构设计，应将闭环式钢筋混凝土后浇圈设置在装配式剪力墙的顶端,由此形成圈梁结构来强化建筑整体结构的完整性。实际施工时要注意桁架钢筋位置开洞的情况。当开空洞直径不超过3 0 0 mm时，会在孔洞中直接插入受力钢筋，并标记不可随意切断；当开空洞直径在3 0 0 1 0 0 0 mm区间内时,除受力钢筋之外，在空洞两侧分别设置两根附加筋，同时确保附加筋总面积不小于所截断钢筋的截面面积。条件允许的情况下，为各楼层楼面预支剪力墙顶部设置后角钢筋混凝土圈梁，并保证与其相连的各部位可形成稳固的整体。对于未能设置后浇圈梁的位置，则通过设置连续水平后浇带，并在后浇带内部配置不少于2 根连续纵向钢筋。为提升构造强度，后浇带中选用的钢筋直径应超过1 2 mm。4.4完善防水方案建筑工程会受到雨雪天气、风化作用等多种自然因素的影响。水分渗透进建筑后若因低温结冰，则会因体积增加而破坏建筑原本结构。这就需要在结构设计中采取相应防水措施,以提升建筑构件的耐用性。外墙结构要选用闭环型的防水设计，通过灵活采用防水措施实现良好的防水效果。该案例中应用了预制三明治外墙板的防水方案,以三道措施实现理想的防水密封：第一道内侧防护通过灌注砂浆实现全面封堵；第二道内侧防护被作为减压空间，通过贴紧防水橡胶条对其表面进行压紧处理；第三道最外侧防护则应用了高弹力聚氨酯耐候密封胶和泡沫棒加以密封，由此建设也完整的防水处理工程,全面强化了案例工程的防水能力。5装装配式建筑的施工要点5.1构件运输及存放构件是装配式建筑成型的基本结构,因此从工厂完成构件生产工序开始，就需要高度重视构件运输及存放各流2024年1 3 期1 7 7中国厨卫建筑工程与装修程的保护工作。通过采取科学的保护方式，避免运输过程及存放期间的构件受损。首先，需要在构件完成生产之后做好标识。标识中需明确构件的类型、形状、材料、堆叠上限及运输存放相关要素。其次，需要做好运输与存放过程的监督管理，保证构件运输管理的可靠程度。通常构件运输应采用底板较低的运输车辆,减少构件转移过程中的抬升需求；同时需要结合构件形状在车厢设置专用的存放架,保证构件运输过程的稳定性，如预制剪力墙板应以直立方式运输，预制阳台、预制楼梯则需要平放运输，并对构件进行支撑、衬垫处理。最后，构件进人现场后需保证妥善存放。存放地块尽可能选择地面硬化程度高、排水设施齐全的地区，如外墙板需要直立存放并确保墙板外侧朝里，叠合板预制底板、预制阳台则应水平存放，相互之间应垫平。5.2墙面施工墙面装配式施工是影响装配式建筑整体结构的重要施工环节,同时也关系到后续施工进行。建筑隔墙墙面施工前应选则合适的装修材料，施工时则要保证材料的施工工艺、工序的科学性与合理性。整个施工过程中还需要详细勘察墙体状况，结合项目施工具体情况合理选择装配式结构构件。墙体进行填充时，应先填充基层的龙骨及墙板间的缝隙。5.3吊吊顶及幕墙装配施工吊顶与幕墙的装配施工同样是装配式建筑施工的重点内容。吊顶装配施工关键在于确保施工的精度，及各种预制装配式结构构件的配套齐全程度，以保障吊顶装配施工的施工质量。施工前需先详细测量吊顶龙骨，以明确其构件位置,并评估不同类型吊顶的重量，结合吊顶形状及重量合理选用工程器械。幕墙施工通常是指建筑物内的玻璃幕墙，其材料的特殊性很大程度上关系到现场施工的安全性。在进行装配式建筑施工现场的幕墙施工时，由于材料是一块一块分开的,在施工过程中需要将其拼接为一个完整的装配式幕墙。6结语装配式建筑在各方面相较传统建筑均表现出更多的优势,这也是其结构设计受到人们高度重视的原因。对于装配式建筑而言,应通过强化结构设计管理及施工要点的质量控制，从根本上保证工程施工的合理性与可靠性。这样在满足现代化建筑工程发展需求的同时，为装配式建筑的持续发展奠定可靠基础。1温桂平,赵亮,杜耀超等.装配式建筑的结构设计与施工要点探析 J.城市建筑空间,2 0 2 2,2 9(S2)：4 7 2-4 7 3.2高云河,黄冬梅.装配式建筑的结构设计与施工要点 J.新型建筑材料,2 0 2 1,4 8(4):1 7 3-1 7 4.3林清亮.装配式建筑结构设计方法及施工要点 J.广东建材,2 0 2 0,3 6(8):7 6-7 8.4陈立男.装配式建筑的结构设计与施工要点 J.汽车博览，2021(8):196.参考文献78|中国厨卫