装配式建筑的结构设计与施工要点

2021-11-27李帅

魅力中国 2021年45期

李帅

（保定市城乡建筑设计研究院，河北保定 071000）

引言

近年来，随着我国建筑业快速发展，装配式建筑应用更加广泛，装配式建筑是一种绿色环保型的建筑，而且能够快速施工，减少了施工时的污染。但是在装配式建筑施工前期，要优化布局设计建筑工程图纸，图纸设计好坏会影响到后期项目建设的效果。设计师要把握好各装配施工环节要点，明确设计中的关键点，不断完善装配式建筑施工设计方案，为后期装配式建筑施工方案打下坚实基础。

一、装配式建筑结构概述

（一）装配式建筑的基本概念

装配式建筑不仅具有结构方面的突出优势，还可以在施工建设的过程中实现生产成本的控制，减小施工过程中的环境污染和资源浪费。凭借这些优势，装配式建筑得到了广泛的应用。从装配式建筑结构的施工流程来看，主要以设计、生产、施工、安装为主，在预制工厂内根据前期所设计的各个构件来组织生产，对各个构件加以适当的优化，保障构件质量，这种预制生产、现场安装的方式有效提升了整体的施工效率。此外，装配式建筑结构下的施工安装作业，有效实现了装配安装施工与装配件设计的结合，保持了各个结构施工的协调性与高效性。

（二）预制装配式建筑设计特点分析

预制装配式建筑设计的特点具体如下：首先是流程相对精细，在对预制装配式建筑体系进行设计的过程中，施工流程更为精细和全面，这使得建筑设计工作逐渐朝着精细化这一方向发展；其次是成本相对精细，在对预制装配式建筑物进行设计的过程中，需要将设计的成果视为生产的主要依据，通常情况下，预制构件的拆分方案存在一定的差异，所以，科学合理的建筑设计方案能够对成本进行精细化的控制；同时，需要进行一体化配合工作，预制装配式建筑设计工作需要对设计成果予以优化处理，这项工作的进行需要建立在不同专业与厂家配合的基础上，从而实现一体化管理的效果。此外，需要进行模块化的设计工作，需要对不同的建筑元素进行统一，对建筑参数予以控制，使得建筑模块能够建立起合作的关系，进而提升建筑设计工作的标准化水平。

（三）装配式建筑结构优势

首先，可行性高。安全性与实用性对建筑工程来说非常重要，使用装配式结构可以更好地将各个建筑环节结合起来，从而保证整个建筑工程的稳定性。有关设计人员在对装配式建筑结构进行设计的时候，需要结合具体情况对各个施工重点进行统一规划，与此同时加强对材料的关注，保证将加工过后并且质量达标的材料投入使用。其次，保证建筑质量。装配式建筑结构需要对大部分的生产构件进行统一生产与组装，于是就在很大程度上减少了施工操作环节，从而在很大程度上保证了施工的准确性，标准控制也更为严格，管理难度降低，使建筑质量得到保证。另外，保证建筑的环保性与安全性。在装配式建筑结构设计中，包括零件组装以及室内设计在内的诸多环节都会有专门的管理与考核机制，从而尽可能地保证操作的规范性，减少传统建筑施工中存在的噪音、粉尘、操作不达标等问题，有效保证建筑的环保性与安全性。

二、装配式建筑的结构设计与施工要求

（一）装配式建筑结构设计要求

装配式建筑结构设计中，可行性和实用性是必须要坚持的原则。专业的结构设计人员在开展设计工作时，应该考虑装配式建筑的使用功能、安全性和抗震性是否达到了结构标准要求。由于装配式建筑结构的构成要素繁多，为促进结构目标的实现，专业设计人员应开展精细化设计，以保障各个结构细节问题的处理。此外，装配式建筑中的节能环保性设计也应该达到要求，设计人员应综合分析能源消耗、环境保护等方面的要求，将装配式建筑的结构高度、结构不规则项、复杂指标等控制在特定范围内。初步设计环节，尤其要进行材料、结构体系、结构布置等的综合对比，从经济性、可行性、安全性等角度，确定最佳的结构设计方案。装配式建筑的结构设计中，相关设计人员应根据实际的设计需求，采用先进的结构设计技术，比如，选用BIM 技术来开展装配式建筑的结构设计优化。在利用BIM 技术开展结构设计优化的过程中，不仅要关注结构的整体质量，更要注重建筑功能性的考虑，实现装配式建筑施工过程中的资源合理配置与利用，提高装配式建筑的经济、社会与环保效益。在开展装配式建筑结构设计的过程中，专业设计人员应首先了解结构的功能需求和特性，对整个装配式建筑开展科学的结构布局；其次，专业设计人员应依据结构标准，对结构体系中相关参数加以科学配置，保障各个设计细节的优化。

（二）装配式建筑施工要求

预制装配施工设计规范中，需要根据建筑设计的规范要求分析，判断其实际的承载强度。按照分割设计标准调整空间中存在的不灵活因素。采用合理的预制建设施工规范方式，结合自身的需求，采用符合墙体操作，提升技术空间的创新作用。预制楼板墙体、地面、屋面均采用新材料，可以有效地提升预制加工的节能环保水平，保证建筑整体施工质量的合理性，最大限度地提高节能利用率。按照预制建筑施工的规范要求，将建筑材料、装配材料进行整合，对建筑外墙采用批量生产加工工艺，保证建筑整体施工的质量合理性。通过各方面的技术规范要求，打破传统的技术操作壁垒，降低传统地基的承载力水平，重视优化建筑的实际操作配置工序，优化建筑施工的现场管理，满足建筑设计的实际安装配置要求。

三、装配式建筑结构设计要点

（一）实施全过程的建筑结构设计流程管控

部分装配式建筑存在着结构设计成本偏高、设计细节把控不严的情况，这是结构设计流程管控不严格所造成的。正是因为没有制定科学的结构设计流程，导致在设计、生产与施工环节的衔接性不足，无论是构件生产还是施工作业中都面临着多种质量问题。因此，针对这一情况，在装配式建筑的结构设计时，设计人员应根据总体的结构设计标准，处理好结构图纸、构件预制和施工作业之间的紧密关系，通过不同环节的流程再造和衔接来保障设计工作的高效、有序进行。各个工程企业在装配式建筑结构设计中，应该不断积累经验，对结构设计流程加以调整与控制，简化预制构件的生产工序与流程，降低总体的施工难度，实现构件预制中的成本控制。

（二）科学设计装配式连接结构构件

想要科学设计装配式连接结构构件，需要确保水平接缝和竖向结构的无缝衔接，并对衔接处进行套筒灌浆处理，确保钢筋连接稳固，在对接头进行处理时，需要采用标准的处理技术。对于装配式剪力墙构件设计时，需要对混凝土接头套筒处进行保护，确保其厚度合理，对于装配式结构构件的钢筋接头处，也需要将套筒外侧通过混凝土进行保护。对于装配式梁、板构件和混凝土后浇叠合层进行设计时，需要对其进行连接，并科学区分粗糙面和键槽位置，确保键槽设计科学合理。根据粗糙面位置对后浇混凝土和装配式剪力墙构件底部和顶部进行科学结合，并对结合处采用键槽设计。

（三）结构技术体系设计

技术体系是装配式建筑结构设计中起决定性作用的因素，这一问题十分重要，设计人员在设计与施工的过程中需要加强对这一技术的运用，保证设计质量。先进技术在装配式结构设计中的应用可以在很大程度上促进结构设计体系的不断完善与优化，从而促进整个建筑行业更好地发展。就当前我国建筑行业装配式建筑结构发展现状来看，技术体系主要分为三种，分别为叠合剪力墙结构体系、装配整体式剪力墙结构以及整体框架结构。为保证装配式建筑结构设计质量，设计人员在设计的过程中一定要结合实际情况对结构技术体系进行选择，同时对每一个结构体系进行针对性的设计。在实际操作过程中，设计人员一定要加强对施工现场的考察，结合施工现场的实际情况对建筑的风负荷以及抗震能力进行分析，然后再通过结构形式选择与设计赋予建筑相应的性能，保证技术体系选择的合理性。叠合板与叠合梁一般使用在平面楼盖中，竖向剪力墙构架则用在单面或者是双面的预制剪力墙中，为保证工程质量，在进行节点钢筋连接的时候，要注意严格按照相关标准进行施工。

（四）预制装配式结构节点设计

传统建筑的结构连接节点只能发挥连接、传递的作用，达不到国家要求的标准，在进行装配式建筑结构的设计过程中，设计人员要注意优化装配式建筑结构的节点，使其在连接时能快速准确地完成，节省施工时间，连接节点的优化可有效提高建筑的抗震性，进一步加强建筑的安全性。另外，在进行连接节点优化设计时，可参考国内现有的先进科学技术，从而有效发挥节点作用。节点的优化可有利于结构的稳定性，从而保障工程的整体质量和安全性。

四、装配式建筑施工技术要点

（一）构件吊装技术分析

装配式建筑构件主要包括干式构件和湿式构件两种。不同的构件，吊装施工流程也不尽相同。在吊装施工过程中，施工企业需要根据构件的不同类型，采取相应的吊装技术，实施不同的吊装流程。例如，在进行干式构件的吊装作业之前，首先需要对建筑本身进行放样作业，然后根据放样所取得的模型，进行预制构件的吊装，最后对各个构件之间的缝隙进行灌浇、加固，在以上工序完成后，进行外墙保温、装饰作业；而湿式构件同样需要在吊装之前进行放样作业，然后吊装预制构件、进行混凝土浇筑，在完成基础吊装后，还需要对其进行机电施工作业对其进行加固，在加固作业基础上，最后进行各个构件之间的灌浇施工。

（二）预制装配剪力墙施工技术

按照现代预制装配建筑施工技术要求，按照预制装配的连接方式，构建预制构件。在连接操作方式方法分析中，需要明确建筑整体竣工质量符合实际连接规范要求。根据预制装配的技术标准，选择螺栓连接的方式，确定预制构件的紧密连接操作方式。在保障精密连接操作规范要求的情况下，提升建筑施工的技术水平。按照实际安装操作方式，方便钢筋的拆装使用，需要在建筑下层制定预留，借助螺栓完整剪力墙的固定工作，提高预制装配的整体合理性，完善预制建筑施工水平。在预制装配操作施工技术规范中，需要考虑剪力墙与主体施工的连接方式，确定连接方式，保证螺栓连接与建筑整体紧密可控，保证预制装配施工的有效性，避免墙体出现移动问题。

（三）外墙装配式施工防水处理

对于防水技术的应用需要严格根据施工技术规范进行，并根据实际的装配式外墙施工情况科学进行处理。装配式技术不同于传统的防水方法，需要结合建筑物结构特点和装配式建筑构件特点妥善解决接缝问题，以此明确外墙漏水的具体位置，对此还需要对传统的工艺进行改变。一般先选择的方法是排水引流的方法，在外墙装配式结构设计时先需要将建筑物室内的积水进行引流，并运用室内排水系统将室内的积水引流至室外。另外，一些预制装配式结构构件施工时会运用一些特殊材质，这种材质形成的外墙会有接缝，因此更容易发生接缝现象，这种现象需要及时解决，避免因此漏水影响建筑物质量。