基于模块化的装配式结构设计要点

2018-12-06陈锋

商品与质量 2018年51期

陈锋

山东民艺建筑设计有限公司山东德州 253000

1 建筑模块化的概念

建筑模块化是以建筑为研究主体，对整个建筑进行详细分析，按照不同功能将其空间、构件等元素进行适当分类、统一归并组合，形成功能相对单一的模块，最终在进行设计时将这些模块进行排列组合，像搭积木一样组合成为一个建筑整体。以某建筑为例，首先，建筑由单元模块组成;其次，将建筑单元模块进行分解，得到单元的若干层;再者，将各层按照功能进行二次分解，获得单一功能模块。再通过合适的接口以及布局方法将这些功能模块进行平面组合成一个平面模块，平面单元进而立体组合成一个建筑整体。

模块化建筑主要有预制装配式建筑、集装箱建筑等几种建筑形式，预制装配式建筑因被国家大力推广，必将成为建筑行业产业化的主流，装配式结构体系有木结构、钢结构、混凝土结构类型，其中混凝土结构相对其他两种结构而言，拥有耐久性好、刚度高、技术成熟等不可比拟的优势，在装配式建筑中占主导地位。因此，本文将预制装配式混凝土结构作为主要研究对象。

2 装配式结构的特点

预制装配式建筑结构质量高，工业化程度高。在劳动力价格大幅度上涨的情况下，不仅可以有效节省劳动力，降低工程造价，预制结构可有效避免施工现场的扬尘污染，减少工地潮湿，节约材料，减少施工垃圾，而且装配式混凝土结构具有质量好、效率高、施工浪费少、施工噪音低等特点。在施工进度上，构件预制成型无需经过现场养护即可拼接完成，大幅缩减工期。在经济效益上，施工进度加快之后，资金更易收回，综合经济效益得以高效提升。在构件质量上，预制构件厂条件好，产品质量易于保证。在环保情况上，大大减少湿作业量，耗能和资源得以严格控制，对环保有利。

大力发展预制装配式建筑，可以从粗放型向集约型转变，生产方式进一步现代化。它可以促进一些新兴产业和行业的发展，为经济发展提供新的动力，培育新的经济增长点，解决一些产能过剩的产业，为我国的经济发展提供新的动力。但也存在一些不足的地方：装配式结构的整体性要比现浇混凝土结构差、整体性差、刚度差及抗震能力弱。

3 基于模块化的装配式结构设计要点

某高层建筑工程项目属于建筑住宅，总高度为99.372m，总体框架属于装配形式剪力墙结构，所有预制的构件实际适用的部位为标准结构层楼梯、内隔墙、外墙、客厅部分叠合板及叠合梁、预制的部分剪力墙等。以该高层建筑工程项目为案例，综合分析装配式的建筑结构总体设计要点。

3.1 深化设计

在制作预制构件前期阶段，需先开展深化设计工作，深化设计的文件需严格按照该高层建筑工程项目总体工程设计相关标准文件、标准的图集、生产工艺等，开展标准化的编制工作。预制的所有构件相应详解图当中所有预留的孔洞、机电预留的管线、预埋件等，均需严格按照该高层建筑工程项目总体设计要求及相关标准，予以逐一核对分析，以能够将前期深化设计工作做好，为后期装配式结构设计工作奠定重要基础。

3.2 连接性设计

装配形式的建筑结构，其竖向、水平等接缝部位的钢筋，应当通过套筒的灌浆予以有效连接处理，其接头也需充分满足于该高层建筑工程项目总体建设要求。预制的相应剪力墙，钢筋的接头处套筒外侧部位箍筋形式混凝土，保护层的厚度应当在20mm以上，各个套筒间净距离在25mm以上。预制的梁及后浇筑的混凝土，需叠合成结合面，分别进行粗糙面的合理设置。预制的梁所在断面位置，需安置好粗糙面及键槽，该键槽实际数量及尺寸等，均需符合于项目总体施工建设各项标准。预制的相应剪力墙，其顶底部位置，与后浇筑的混凝土结合面，需进行粗糙面的合理设置。侧面与其后浇筑的混凝土所在结合面位置，也需设置好粗糙面及键槽。

3.3 钢筋混凝土现浇构件及装配式的构件设计

施工材料的设计，主要包含着两个方面：第一，为混凝土施工材料的对比设计。装配式的构件，其对外加剂、矿物的掺合料、骨料、水泥等总体设计要求、现浇筑钢筋及混凝土设计要求等，需尤其注意确保骨料级别具有一定连续性优势，混凝土施工材料当中不可掺入早强类型减水剂。装配形式混凝土施工材料混合配比，需切实符合建筑结构自身强度等级的各项设计要求，并依据预制的构件相关制作工艺、施工养护等各方面因素予以有效确定分析。装配式的建筑结构，处于同等条件状况下养护施工，其混凝土的立方体相关试件实际抗压强度等级必须符合于混凝土整体强度等级设计参数值75%该要求，不可低于15N/mm2才可脱模。第二，在钢材、钢筋及连接构造设计方面。现浇筑钢筋及混凝土的构件，其与预制的构件实际使用期间，所有钢筋均应当达到下列性能参数标准：钢筋施工材料强度等级，应在95%的保证率以上；吊环、吊钩应当采用HPB300该级别的钢筋施工材料，冷加工式钢筋材料不可使用；抗震性能等级，应是1-3级别斜撑的构件、框架；钢筋施工材料抗拉的强度实际测定值，应当与其屈服强度的实际测定值之间比例在1.25以上范围；钢筋施工材料屈服强度的级别实际测定值、屈服的强度级别标准参数值，应当在1.30数值以内；钢筋施工材料最大拉力，实际伸长率实际测定值不可超过9%。