預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計研究

周金譜

摘 要 預(yù)制裝配式工程結(jié)構(gòu)主要包括預(yù)制和裝配兩部分，這一施工方式的提出，對建筑業(yè)改革發(fā)展有著促進(jìn)作用。傳統(tǒng)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相對來講步驟分散、工作量大，難以保證結(jié)構(gòu)完整性和可靠性，而裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能有效解決上述問題，在提高工程進(jìn)度和質(zhì)量方面有著實際意義。對于建筑單位來講，應(yīng)充分考慮裝配式建筑特點，并有方向性地優(yōu)化施工手段，提高裝配式結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 預(yù)制裝配式;建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計研究

1預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用重要性

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)是指將結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作從施工現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到車間來完成，裝配式結(jié)構(gòu)體系中的構(gòu)件全部在車間內(nèi)加工，之后將各個構(gòu)件運輸?shù)绞┕鏊M(jìn)行安裝。這一施工工藝是對傳統(tǒng)方法的改進(jìn)，有利于保障施工進(jìn)度及質(zhì)量，減少施工現(xiàn)場環(huán)境因素對工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。根據(jù)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)種類的不同，可將其分成裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)幾種，能滿足不同環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)施工要求，全面保障施工質(zhì)量。例如，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計上，是指在車間將該結(jié)構(gòu)體系需要的鋼筋構(gòu)件加工完成，之后運輸?shù)绞┕龅剡M(jìn)行裝配操作[1]。

2預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系分析

2.1 裝配式結(jié)構(gòu)的分類

我國最初利用的裝配式建筑結(jié)構(gòu)，主要是基于裝配式結(jié)構(gòu)的大板住宅建筑，建筑結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件包括大型圓板、圓孔板及槽形板等，但是由于技術(shù)落后，導(dǎo)致這類建筑體系存在抗震能力薄弱和承載能力差的缺陷，已不適應(yīng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)施工要求。目前建筑工程中運用的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)種類進(jìn)一步豐富，能針對不同功能的建筑物提供恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型，其中城鎮(zhèn)建筑大多具有低層和多層的特點，可優(yōu)先選擇輕鋼和木質(zhì)材料結(jié)合的裝配式結(jié)構(gòu)，以及輕鋼和混凝土組成的結(jié)構(gòu)體系，能很好應(yīng)用在建筑施工中。為了保證建筑業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展，在施工中要加強(qiáng)環(huán)保意識，從裝配式結(jié)構(gòu)科學(xué)選擇角度出發(fā)，緩解工程施工和環(huán)境破壞間的沖突，注重上述結(jié)構(gòu)在建筑施工中的使用，以便實現(xiàn)建筑施工成本目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)。

2.2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)分析

裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)，是指在工廠加工多個混凝土模塊，運輸至施工現(xiàn)場完成裝配，這一結(jié)構(gòu)相較于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)來講，在構(gòu)件連接方面更加復(fù)雜，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，能滿足建筑項目運行中對混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能及防滲性能的要求。在采用裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工方法時，要將施工重點放在構(gòu)件連接上，需要不斷改進(jìn)連接技術(shù)，實現(xiàn)最終的結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建目的。實踐表明，當(dāng)前一些高安全等級的建筑工程中，普遍選用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的方式，根據(jù)建筑施工實情，不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案，能減輕施工強(qiáng)度，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行混凝土模塊加工，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)性能。另外，還有學(xué)者提出裝配式板柱結(jié)構(gòu)體系，是指將建筑中運用的板柱由一整塊劃分成多個小塊，共同組成板柱體系，方便板柱的運輸和組裝。在安裝板柱體系時，需要借助斜撐確保結(jié)構(gòu)體系可靠性，相對來講組裝工藝復(fù)雜，但是具有抗震能力好的優(yōu)勢，能和混凝土結(jié)構(gòu)緊密連接形成新的結(jié)構(gòu)體系，這一應(yīng)用優(yōu)點使其在建筑工程中取得了廣泛應(yīng)用。

2.3 結(jié)構(gòu)體系劃分

從裝配式混凝土結(jié)構(gòu)來說，可將其分成部分裝配和全裝配兩類，在此基礎(chǔ)上，針對構(gòu)件連接節(jié)點進(jìn)行細(xì)致劃分，具體分為剛性連接、鉸鏈連接、柔性連接和混合連接四種結(jié)構(gòu)體系，確保各個結(jié)構(gòu)類型，有助于裝配式結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用。其中混合連接結(jié)構(gòu)在建筑工程中體現(xiàn)出明顯應(yīng)用優(yōu)勢，是綜合物理性能及施工經(jīng)濟(jì)性等因素提出的結(jié)構(gòu)體系，能保證混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系中各個構(gòu)件的可靠連接。從裝配式結(jié)構(gòu)在建筑項目中的實際應(yīng)用看，國外建筑施工中主要將該結(jié)構(gòu)運用在樓板和屋面梁項目上，而國內(nèi)建筑業(yè)主要采用裝配式的混凝土建筑結(jié)構(gòu)[2]。

3預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計

3.1 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計總方向

從建筑施工特點來看，裝配式結(jié)構(gòu)將是未來建筑行業(yè)發(fā)展重點，需要不斷完善設(shè)計方法，以便加強(qiáng)設(shè)計效果。在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方面，應(yīng)主要考慮建筑工程節(jié)能要求和抗震要求的差異化，研發(fā)符合工程質(zhì)量和性能要求的結(jié)構(gòu)體系。另外，今后裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)考慮預(yù)制質(zhì)量及效率，確保這一施工工藝全面推廣，為工程建設(shè)提供技術(shù)支持。我國裝配式結(jié)構(gòu)體系是逐步優(yōu)化的，遵循從低級到高級和由簡單到復(fù)雜的發(fā)展思路，研發(fā)出適應(yīng)不同規(guī)模和性能特點建筑項目的裝配式結(jié)構(gòu)，在優(yōu)化現(xiàn)有裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)體系和框架結(jié)構(gòu)體系的同時，發(fā)展新的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計手段。對于建筑單位來講，要明確裝配結(jié)構(gòu)上存在的不足，不斷改進(jìn)施工技術(shù)。同時為了保證構(gòu)件加工質(zhì)量，應(yīng)將重點放在構(gòu)件生產(chǎn)自動化和智能化的實現(xiàn)方面，將設(shè)計流程和加工標(biāo)準(zhǔn)信息導(dǎo)入加工系統(tǒng)中，能保障整個結(jié)構(gòu)體系安全性。同時要創(chuàng)新構(gòu)件連接手段，推動建筑工程結(jié)構(gòu)施工不斷發(fā)展。

3.2 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計

裝配式框架結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中有著一定應(yīng)用優(yōu)勢，由于各個構(gòu)件分開加工，具有方便運輸、使用簡單等優(yōu)點，尤其在高層建筑施工中取得廣泛應(yīng)用，需要提高裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平，推動建筑行業(yè)改革進(jìn)程。在構(gòu)件組裝環(huán)節(jié)，要做好疊合梁、疊合板制作準(zhǔn)備工作，發(fā)揮其在結(jié)構(gòu)體系中的作用，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系可靠性。在采取裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)施工法時，全部構(gòu)件在車間進(jìn)行生產(chǎn)加工，之后在現(xiàn)場完成澆筑和連接操作。在結(jié)構(gòu)體系良好設(shè)計上，應(yīng)堅持施工質(zhì)量的核心目標(biāo)，主要注重以下結(jié)構(gòu)設(shè)計問題：①結(jié)構(gòu)體系應(yīng)保持平整，在支撐構(gòu)件設(shè)計上，需要保證這類構(gòu)件具有強(qiáng)度、抗拉性能和承載力能力滿足結(jié)構(gòu)運用要求，能發(fā)揮支撐作用。同時要保證支柱結(jié)構(gòu)間的軸線是平行的。②做好結(jié)構(gòu)體系中構(gòu)件連接部位的處理，合理選擇焊接方法。

4結(jié)束語

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要圍繞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的目標(biāo)，有效設(shè)計結(jié)構(gòu)體系，為整個建筑性能的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。其中預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系是目前建筑工程中較常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，在優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計上起到重要作用。裝配式結(jié)構(gòu)標(biāo)志著我國建筑技術(shù)的先進(jìn)性，需要將該結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的有效運用作為建筑領(lǐng)域研究重點。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙輝.預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019，（14）：131-132.

[2] 姜雨時.探討預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計[J].黑龍江交通科技，2019，42（02）：189-191.