浅析装配式建筑结构设计及其施工技术

谢国阳

摘    要：在我国，现浇式混凝土建筑已经发展了很长一段时间，技术成熟，我国绝大部分混凝土建筑都是现浇式建筑。但这种建筑模式也存在很大弊端，高能耗、高污染和施工周期长的问题与现阶段国家提出的绿色经济和可持续发展理念格格不入。实现新型建筑工业化是解决现有问题的有效手段，所谓新型建筑工业化是指着重强调信息化与建筑工业化的深度融合，包括设计标准化、生产工厂化、施工装配化、管理信息化和装修一体化。而装配整体式混凝土建筑是实现新型建筑工业化的主要方式和途径。

关键词：装配式;建筑结构;设计;施工

1  关于装配式建筑发展优势的简要分析

在日益增长的市场经济和可持续发展环境中出现的装配式建筑是建筑新阶段的体现，发展背景造就了其必然性，发展趋势也给了它无限的发展空间。与传统建筑相比，其在建筑技术、环保效果、施工工期、减少用工和建筑质量等方面都有比较明显的优势：（1）使得建筑技术进入了一个新时代。工业标准化促进了装配式的出现，将轻工业中流水线生产的理念应用到建筑中，以“搭积木”的形式将建筑由“建”逐渐转化为“搭”。这种转变也在朝着建筑主流方向发展，施工过程中的结构构件均是在工厂制作完成的，将建筑生产方式向高端制造业发展，开辟了建筑技术的新时代。（2）将节能环保有效的应用到建筑中。由于装配式建筑的结构构件大多在工厂集中生产，减少了材料浪费，降低了建筑施工过程中的粉尘污染、噪声污染，由于其低导热性也可显著降低保温材料的热损失。有利于空气质量的提升和生产生活环境的提升。（3）能有效缩短施工工期。将建筑施工拆分为工厂施工和现场施工两部分使得两者可同时进行。不仅提升了建造速度，缩短建设工期，而且由于装配式建筑的现场施工为组合安装有效降低了寒暑季、雨季等自然环境对建筑施工的影响。（4）减少了现场工人数量和用工时间。由于传统建筑需要大量的工人进行建筑建设，装配式的现场吊装拼接极大的减少了用工人数。而且工速增加，工期减少也使得工人的工作时间降低许多。

2  项目工程概况

本工程共由两栋（12～13#栋）高层商住楼，3栋（14#、15#、16#栋）多层商业，1栋（17-A栋）高层酒店、写字楼和 1 栋（17-B）栋高层公寓式酒店及其17-C#、17-D#楼以及两层地下室组成。本工程为 12#、13# 住宅，高度为99.270m，采用装配整体式剪力墙结构，采用预制构件的部位主要有：部分预制剪力墙、部分叠合梁、客厅叠合板、部分预制外墙、预制内隔墙、标准层预制楼梯。

3  装配式建筑结构设计要点

预制构件的设计：（1）预制构件的深化设计预制构件制作前应进行深化设计，深化设计文件应根据本项目施工图设计文件及选用的标准图集、生产制作工艺、运输条件和安装施工要求等进行编制。预制构件详图中的各类预留孔洞、预埋件和机电预留管线须与相关专业图纸仔细核对无误后方可下料制作。（2）预制构件连接设计装配式结构竖向及水平接缝部位的钢筋应采用套筒灌浆连接，接头要满足行业标准。预制剪力墙中钢筋接头处套筒外侧钢筋的混凝土保护层厚度不应小于15mm，预制柱中钢筋接头处套筒外侧箍筋的混凝土保护层厚度不应小于20mm，套筒之间的净距不应小于25mm。预制板、预制梁与后浇混凝土叠合层之间的结合面应分别设置粗糙面。预制梁端面应设置键槽且要设置粗糙面，键槽的尺寸和数量应满足国家现行有关规范要求。预制剪力墙的顶部和底部与后浇混凝土的结合面应设置粗糙面，侧面与后浇混凝土的结合面应设置粗糙面，也可设置键槽。粗糙面的面积不宜小于结合面的 80%。预制板的粗糙面凹凸深度不应小于4mm，预制梁端、预制墙端的粗糙面凹凸深度不应小于 6mm。預制构件连接部位座浆材料的强度等级不应低于被连接构件混凝土强度规划与设计·100·等级。（3）预制构件构造设计本工程预制楼板全部采用预制叠合单向板，底板开洞应在制作时预留，开洞位置应避开桁架钢筋的位置。当洞宽小于 300mm 时，受力钢筋绕过洞口，不得切断;当洞宽大于300mm小于1000mm时，应设洞边附加筋，洞口每侧各两根，其截面积不小于被洞口截断之钢筋面积。屋面及立面收进的楼层应在预制剪力墙顶部设置封闭的后浇钢筋混凝土圈梁，圈梁应与现浇或者叠合楼、屋盖浇筑成整体。各层楼面位置，预制剪力墙顶部无后浇圈梁时，应设置连续的水平后浇带，水平后浇带内应配置不少于2根连续纵向钢筋，其直径不宜小于12mm。（4）预制构件的防水设计建筑在使用中长期中受到太阳辐射、雨雪、生活用水等环境的影响，因此要求混凝土不仅具有优异的防水性，还要有良好的耐久性。装配式建筑的预制楼板和外墙是建筑主要与环境接触的部位，因此相邻预制构件的连接技术就成了影响建筑防水的关键因素。本工程的预制三明治外墙板所采用的防水形式为封闭型，这种防水密封主要有三道措施，其三明治外墙板采用的防水形式最外侧采用的是高弹力聚氨酯耐候密封胶及泡沫棒，中间部分作为减压空间，并使用防水橡胶条进行压紧处理，内侧使用的是灌浆层砂浆封堵，从而有效的进行防水。

4  装配式建筑施工技术探讨

装配式建筑有着独一无二的建造方式，我们对它的期望越大，在建造时对它的要求就更高。首先是装配式建筑的构件能在正常使用阶段下保持足够的弹性，尤其是构件的连接部位应保证良好的抗渗性和抗裂度，也能使装配式建筑承受一定如地震荷载类的偶然荷载，结构不出现严重损伤。在该破坏消退后也能通过对建筑的局部修复使建筑恢复正常使用状态。对于罕遇地震对结构的破坏也应避免结构发生严重倒塌，横向构件先于竖向构件破坏以保证人员的及时疏散。当发生火灾时，装配式建筑也应具有一定的抗连续倒塌的能力。其次，对于在工厂预先制作加工的混凝土构件应保证构件的强度、尺寸和其表面的平整性。先严格控制混凝土模板的质量和混凝土中钢筋绑扎和预埋件铺设的质量，仔细检查刷完隔离涂料后才能开始浇筑，并严格按照混凝土的浇筑要求进行浇筑养护。当构件出现较大变形甚至是强度不足等不符合要求的情况时应及时采取补救措施。预先制作好的装配式构件的另一重要环节就是运输。应根据构件的尺寸和数量选用大小合适的运输车辆，为保证构件在运输过程中不出现损坏，应将构件合理的固定在运输车辆上并设置缓冲材料保护构件。运输的路线需要提前制定好，车辆宜保持均匀的速度行驶，严禁出现急刹车、急转弯和碰撞等情况。在施工现场应提前制定出构件的存放方案，对存放地进行预处理，压实存放地地面防止构件存放过程中地面凹陷损伤构件。当构件运输到施工现场后应根据存放方案存放。其中楼板、顶面、墙和柱等构件宜竖向放置，梁构件宜横向放置。

5  结束语

从上文对装配式建筑的结构设计和施工技术的探讨，我们可以发现装配式建筑的设计使用仍然是以传统的设计理念为参考，装配式建筑是新的，但装配式建筑背后的结构理论和使用要求是不变的。我国的装配式建筑仍处于初步阶段，相信经过一代又一代结构设计工作者的不断探索，这种新型建筑类型一定会日趋成熟。

参考文献：

[1] 黄小坤，田春雨.预制配式混凝土结构研究[J].住宅产业，2010（9）.

[2] 刘晓艳，张以庆.探讨预制装配式建筑结构体系与设计[J].住宅与房地产 ，2016（6）.

[3] 金波.装配式施工技术在住宅工程中的应用研宄[J].建筑技术，2017（4）.