房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

溫東霞

摘要：本文將結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)裝配式混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)進(jìn)行介紹，同時(shí)闡述房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，指出相應(yīng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以期為施工企業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;裝配式;混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的整體施工過程中，其主要核心為工廠化制作生產(chǎn)的各類混凝土預(yù)制構(gòu)件，經(jīng)由在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配所建造的房屋建筑。

一、工程案例

某多層建筑長為60.2m，寬為17.6m，其建筑高度為20.lm，地上局部高6層，其余部分高5層，室內(nèi)外的高差為0.72m。此建筑的結(jié)構(gòu)為裝配整體式混凝土框架，其結(jié)構(gòu)需要預(yù)制外墻掛板、疊合梁、預(yù)制樓梯、預(yù)制柱以及鋼筋桁架疊合板等重要的預(yù)制構(gòu)件，建筑整體裝配率高達(dá)82.4%。

二、裝配式混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)

當(dāng)前建筑行業(yè)已取得長足發(fā)展，然而在此過程中卻逐漸出現(xiàn)了嚴(yán)重污染環(huán)境、房屋質(zhì)量較差等問題。針對(duì)上述問題，具備質(zhì)量化、工業(yè)化、高效化以及綠色化優(yōu)勢(shì)的裝配式建筑如今已經(jīng)得到了推廣。

在整體裝配式混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，結(jié)構(gòu)布置屬于重中之重，科學(xué)布置能夠使設(shè)計(jì)工作更加順利。此類結(jié)構(gòu)布置重點(diǎn)包括平面布置以及豎向布置.其整體布置原則為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)整、明確受力以及直接傳力。在構(gòu)件的豎向布置過程中，除了要確保結(jié)構(gòu)承載力、剛度以及整體穩(wěn)定性等需求得到滿足，還需要使結(jié)構(gòu)抗傾覆能力得到提升，從而最大限度地降低此類構(gòu)件受水平力所作用而出現(xiàn)拉力，防止預(yù)制的豎向構(gòu)件同時(shí)在接縫位置剪應(yīng)力、拉力受到影響。同時(shí)，避免同位置的豎向構(gòu)件根據(jù)樓層的高度和截面發(fā)生改變，可以對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使相應(yīng)指標(biāo)得到滿足。在布置平面梁系的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)丟棄老式混凝土設(shè)計(jì)思路，來多做大板、少布次梁，確保劃分板格長度不會(huì)超過6600mm，寬度應(yīng)當(dāng)超過1200mm。

三、房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在實(shí)際應(yīng)用中，裝配式混凝土的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依然存在模式化與標(biāo)準(zhǔn)化問題。對(duì)于房屋建筑項(xiàng)目自身而言，其效益目標(biāo)與項(xiàng)目特征便決定了設(shè)計(jì)、應(yīng)用過程中，需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建更科學(xué)的模式。

如今國內(nèi)此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研發(fā)還不夠深入，相對(duì)發(fā)達(dá)國家而言較為單一和封閉，相應(yīng)技術(shù)的提升和完善更需要高度集中行業(yè)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)資源，確保多人員、多領(lǐng)域和多技術(shù)交流、融合，所以企業(yè)間應(yīng)該通力合作，為建筑行業(yè)的整體發(fā)展而逐漸擴(kuò)大研發(fā)規(guī)模，以便使裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更具整體性、美觀性、功能性以及安全性。

四、房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）建筑設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員按照建設(shè)方的需要和要求，在將裝配式建筑設(shè)計(jì)多組合、少規(guī)格的特征進(jìn)行結(jié)合的基礎(chǔ)上，對(duì)該多層建筑展開立面以及平面設(shè)計(jì)。期間，設(shè)計(jì)人員為了使結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化拆分的設(shè)計(jì)工作更加方便，取柱橫向的間距是6.8m+ 2.5m+ 6.8m，而縱向的間距都是8.4m。在整體項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃當(dāng)中，該多層建筑的外墻、柱、樓板以及梁等的設(shè)計(jì)都應(yīng)用了預(yù)制構(gòu)件，其中建筑內(nèi)墻為百葉中空式玻璃隔墻以及粉煤灰爐渣式的空心條板。

與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員借助PKPM-BIM設(shè)計(jì)模塊建立模型，并且設(shè)計(jì)方案，使得三維實(shí)體模型能夠?qū)⒔ㄖ膶?shí)際狀況直觀地反映出來，以便在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)當(dāng)中的不合理處，使返工幾率全面降低。在建立完模型之后，建筑設(shè)計(jì)人員便可以把該模型上傳至PKPM-BIM的關(guān)聯(lián)平臺(tái)當(dāng)中，以便讓其他設(shè)計(jì)人員加以借鑒和逐步完善、更新。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員可以把建筑模型有效轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)模型，在PKPM-BIM的設(shè)計(jì)模塊當(dāng)中展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以便對(duì)各個(gè)構(gòu)件的組裝、尺寸、樓層編輯與材料屬性等進(jìn)行定義，同時(shí)還能夠指定板、柱與梁等構(gòu)件的預(yù)制屬性，科學(xué)布置疊合板方向、規(guī)格與型號(hào)。完成建模后，便可以展開荷載布置，同時(shí)可以直接把建筑內(nèi)隔墻轉(zhuǎn)化為線荷載，隨后設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，調(diào)整模型。

（三）裝配式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1.柱拼接節(jié)點(diǎn)

設(shè)計(jì)人員為了使構(gòu)件更加方便地展開標(biāo)準(zhǔn)化制作，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只有第一層的柱截面所有尺寸都是700 mm×700 mm，剩余樓層的柱截面都是600mm×600mm。在整體裝配式混凝土的框架當(dāng)中，項(xiàng)目難點(diǎn)、重點(diǎn)便在于各截面柱間與預(yù)制層柱、現(xiàn)澆層柱的連接。在對(duì)相應(yīng)圖紙加以借鑒之后，本工程運(yùn)用的連接方式便是：700mm×700mm現(xiàn)澆框架柱多余的鋼筋，以“同層錨固”的方式加以固定，而其他鋼筋和上方的預(yù)制柱都使用了“半灌漿套筒連接”的方式進(jìn)行連接。這主要是由于此方式能夠使柱鋼筋間的錨固更加科學(xué)、合理，方便了安裝疊合梁作業(yè)，有助于防止鋼筋間發(fā)生碰撞。

2.梁、柱的連接節(jié)點(diǎn)

此建筑框架結(jié)構(gòu)與裝配式剪力墻相比，擁有更加復(fù)雜的梁、柱連接節(jié)點(diǎn)。這主要是因?yàn)榇藚^(qū)域內(nèi)預(yù)制混凝土的疊合梁擁有較多數(shù)量的鋼筋以及較大的底部直徑，要求設(shè)計(jì)人員不僅需要注意不要在柱鋼筋、節(jié)點(diǎn)位置和側(cè)向或者對(duì)向疊合梁的底部鋼筋產(chǎn)生碰撞，還要考慮到使鋼筋錨固的長度需求得到滿足。本項(xiàng)目疊合梁的底部鋼筋選用規(guī)格為D20、D22，借助直角彎頭的錨固模式來錨固鋼筋。另外，項(xiàng)目平直段的實(shí)際長度取值為280mm，而彎折后的直段長度取值330mm。

（四）外墻掛板設(shè)計(jì)

在此建筑項(xiàng)目當(dāng)中，建筑外墻使用的墻板均為集節(jié)能、裝飾和保溫于一體的外掛式墻板。另外，在設(shè)計(jì)過程中，需要最大限度地確保掛板的規(guī)格保持統(tǒng)一，并且把南北立面窗的寬度都設(shè)計(jì)成1.4m，各窗之間的掛板寬度需要按照實(shí)際位置，設(shè)計(jì)取值為1.6m和1.3m。

在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，預(yù)制的外墻掛板屬于結(jié)構(gòu)非承重的圍護(hù)式建筑構(gòu)件，只能夠?qū)Φ卣鹱饔?、自身的重力以及風(fēng)荷載等進(jìn)行承受，同時(shí)經(jīng)由有關(guān)連接節(jié)點(diǎn)，向主體結(jié)構(gòu)當(dāng)中傳遞荷載。對(duì)掛板的受力特征加以結(jié)合，可以選擇點(diǎn)支撐的連接方式設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)部位，最終確保墻體間連接的可靠性。

五、結(jié)論

總體而言，在整體裝配式建筑當(dāng)中，裝配式混凝土房屋建筑占據(jù)著重要地位，此類建筑是符合建筑工業(yè)化整體趨勢(shì)的。在裝配式建筑整體項(xiàng)目建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于極關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，廣大設(shè)計(jì)人員需要不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分借鑒國內(nèi)外的成功設(shè)計(jì)案例，全面掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，推動(dòng)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。