装配式混凝土住宅结构设计过程分析

装配式混凝土住宅结构设计过程分析

韦振鸣

深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司

摘要：我国装配式建筑的发展还处于初期阶段，装配式混凝土建筑包括设计环节在内的各环节的专业人员尚比较稀缺，大部分设计人员装配式设计经验还比较欠缺，装配式设计能力还比较薄弱，规范及标准体系也在逐步完善中，导致设计方面还存在一些问题，需要不断改进及优化。

关键词：装配式建筑 ；混凝土；结构设计

引言

近几年来，我国的建筑行业得到高速的发展，人们对建筑的要求也越来越高，因此建筑行业为了满足人们的需求，且符合时代的发展潮流，不断探究出新的建筑结构形式。在时代发展的大背景下，形式多样的建筑结构逐渐出现，最常见且应用比较广泛的就是装配式建筑结构。相对于传统的建筑结构，装配式建筑结构对质量有了更好的保证，促使我国建筑行业的水平稳步增长。但是，现阶段是装配式结构处于发展初期，所以某些方面还存在不足，需要不断的完善和创新。

1装配式建筑概述

按照国家标准的定义，装配式建筑是“结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统的主要部分采用预制部件集成的建筑”。这个定义强调的是整体的概念，强调四个系统的预制集成缺一不可。国家标准强调四个系统的预制集成，而不仅仅是结构系统的预制装配，主要基于“补课”原因：目前中国建筑标准低，适宜性、舒适度和耐久性差，交付毛坯房，管线埋设在混凝土中，天棚无吊顶，地面不架空，排水不同层等强调四个系统集成，有助于建筑标准。装配式建筑按结构材料不同可以分为：装配式混凝土建筑、装配式钢结构建筑、装配式木结构建筑、装配式组合结构建筑。装配式建筑的结构体系包括框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构等。其中框架结构、筒体结构由于结构构件主要是柱和梁，所以又统称为柱梁结构。装配式建筑的基本特征也是很多工业产品的基本特征，即标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用。

2混凝土装配式住宅建筑的优势

2.1节约资源

相比较传统的现象浇筑混凝土而言，装配式结构最大的优点就是能够节约资源。了解现场浇筑混凝土的人都知道，在进行现场浇筑时，不仅受到当下天气因素的影响，而且其浇筑时所使用到的模板也因为人为的使用而造成不可避免的浪费。因此，在现场浇筑之下，投入时间长，施工成本大，资金周转困难，也在很大程度上造成了资源的浪费，不符合可持续发展的观念。现代装配式结构的使用，减少了资源的浪费和施工的成本。装配式结构中所使用的预制板都是提前在预制厂所购买的，相对于现场的拼接来说能够很大程度上减少人为因素造成的资源浪费的问题，并且比现场拼接节约了很多的时间，当时间成本减少时，资金的周转也能够得以提高，而且在使用装配式结构进行浇筑时，能够减少噪声的污染和废水的排出，无论是对施工方还是周围居住的居民来讲，都是一个适宜的选择。

2.2施工周期会缩短

装配式安装施工时间比较短，由于大量建造过程可以不受外界气候影响，而在厂房里就可以进行，所以这种建造方式，很适于寒冷地区室外施工时间较短的情况。运用装配式施工，不仅较大幅度地缩短了现场安装施工周期，同时对于劳动力方面的资金投入也在降低，提高了施工机械化的程度，也大大降低了劳动强度。根据有关数据统计，低层和多层建筑可以缩短50%以上工期，高层建筑可以缩短1/3左右。

2.3提升建筑品质

装配式建筑要求设计必须精细化，设计的各专业以及装配式建筑的各环节必须全过程协同，由此会提高设计建筑品质；采用工厂生产预制构件精度和质量更高，误差以毫米计，预制构件的高精度还可以带动施工现场现浇混凝土的精度；建筑、结构、装饰集成化、一体化，会大量减少质量隐患；工厂化生产更有利于实现自动化和智能化；集成部品部件、同层排水、管线分离、大跨度、大开间等技术的应用会提高建筑质量、增加舒适度，延长建筑物使用寿命。

3装配式混凝土建筑结构设计要点

3.1结构技术体系

目前，我国装配式混凝土住宅常用的结构体系主要有:装配整体式混凝土剪力墙结构、装配整体式混凝土框架结构以及装配整体式叠合剪力墙结构。从结构的抗震性能和安全性考虑，装配整体式剪力墙结构是目前住宅类建筑采用的主要体系，其将剪力墙、梁以及板作为主要受力构件，采用预制混凝土墙板、叠合板(部分采用叠合梁)等形成的装配式混凝土结构。设计时应注意预制剪力墙的横纵布置，从外墙保温、装饰一体化及现场装配施工角度考虑，一般优先采用外围护预制剪力墙结构，而不选择内部预制剪力墙结构。

3.2构件拆分设计

预制构件设计期间要参考生产单位生产工艺水平，确立最为合理的尺寸，最大限度减少建筑结构间的误差，努力避免因尺寸问题而造成的质量问题。同时，设计人员还要关注施工单位吊装工作水平，合理选择吊运方式、位置等细节。部分单位将构建进行拆分主要是为了降低工程建设成本和优化施工流程，利于对各个现场施工节点进行把控。另外，还要关注装配式建筑结构的安全性，确保建筑施工过程中具备良好的可靠性、安全性。而且，设计人员要考虑结构安全性及构件运输、安装等方面的问题，综合多种环节的需求，不断调整预制构件拆分设计，才可以使设计更为合理。

3.3结构布置

装配式混凝土住宅建筑的结构布置应结合装配化考虑，不能先按现浇设计，再拆分。一般结构布置可分为装配和现浇两部分，对于装配式混凝土住宅建筑的地下室部分，剪力墙结构底部加强部位的剪力墙以及框架结构首层柱均宜采用现浇，电梯井筒也宜采用现浇。装配式混凝土住宅建筑的楼板宜采用叠合楼板，结构的转换层、平面复杂或开间较大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层宜采用现浇楼板，楼板与楼板、楼板与墙体间的接缝应保证结构安全。承重的预制外墙等竖向构件宜上下连续，沿两个方向布置，截面宜简单而规则，预制墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，不宜采用转角窗，门窗洞口的平面位置和尺寸应满足结构受力及预制构件设计要求。在发生竖向承载力或刚度突变的位置可局部采用现浇结构，总之，装配式混凝土结构的布置应严于现浇混凝土结构。

3.4预制装配式结构节点设计

装配式建筑结构在设计构件连接时，设计人员应不断将其优化和创新，以满足建筑标准，更重要的是提高了装配式建筑结构的抗震效果，保证了建筑的安全。通过研究，发现在传统建筑节点连接的过程中，技术手段还不够完善，达不到施工的技术要求。从整体来分析，装配式建筑结构节点设计的过程中，将先进的技术手段运用其中能发挥重要的作用，不仅可使工程的质量得到保障，而且传力性也得到了进一步的提高，最终使建筑的整体性能得到一定的改善。由此可以看出，应不断完善和创新使用材料，创新节点技术手段，才能保证装配式建筑结构节点设计更加科学、有效。

结束语

总之，结合国家及地方政策，从建设单位需求出发，选择适宜的装配式住宅建筑结构体系，配合装配率及预制率进行合理地结构布置，选择合适的预制构件，进而通过精确的结构计算及预制构件的拆分进行装配式建筑的结构设计，进而指导装配式建筑施工图的设计。

参考文献

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