裝配式住宅結構設計要點分析

宋曉光 曾升

摘要：本文對裝配式住宅結構設計的特點進行分析，并介紹在各設計階段需完成的內容，分析關鍵點，明確設計步驟及要點，提出相關的建議。

關鍵詞：裝配式建筑;裝配率;預制率;PC構件拆分;PC構件深化設計

近年，國家出臺了一系列關于促進建筑產業(yè)升級、大力發(fā)展裝配式建筑的相關政策，發(fā)布了裝配式建筑相關的設計驗收規(guī)范。各地區(qū)在居住用地出讓時，對裝配式建筑的預制裝配率等均進行了具體的要求。裝配式建筑與傳統(tǒng)現澆建筑相比，在建造方式、成本造價、設計內容和流程、驗收內容和流程等方面均有很多不同，故在裝配式住宅建筑結構設計時，應結合其特點調整設計內容、方法、流程，并把控好關鍵點。

一、裝配式住宅設計特點

與傳統(tǒng)現澆住宅建筑相比，新型裝配式住宅建筑結構設計的特點如下：

（一）裝配式建筑需采用建筑、結構、機電、內裝、幕墻等全專業(yè)一體化設計。各專業(yè)間互為條件，互相制約，大量施工及安裝工作需在前期設計時精準確定。綜合全過程整體考慮，合理高效確定裝配方案、構件拆分及連接大樣。

（二）裝配式住宅結構的豎向構件、水平構件等采用預制構件，并通過現澆節(jié)點等可靠的連接方式裝配而成，雖等同于現澆結構，但仍應依據裝配式結構設計相關規(guī)范進行設計。

（三）裝配式結構設計包含裝配式設計和PC構件深化設計兩部分。裝配式設計成果圖供施工單位使用，PC構件深化設計成果圖供預制構件生產廠家生產和吊裝使用。

（四）裝配式住宅建筑的建造成本高于傳統(tǒng)現澆住宅建筑，且預制裝配率越高的建筑建造成本越高。盡可能的減少預制構件的模板種類，實現構件模塊化，保證構件加工品質、施工效率及成本控制。

二、建筑方案階段

傳統(tǒng)的住宅建筑設計，由于體型相對簡單且采用現澆施工工藝，故建筑方案階段一般不考慮結構設計和施工難度。裝配式住宅建筑方案階段，需同步進行裝配式方案設計，裝配式方案的深度和合理性對后續(xù)的施工圖設計、裝配式設計、PC構件深化設計、建造施工可行性、工期以及項目建造成本影響很大。裝配式方案設計應著重考慮以下幾個方面：裝配式建筑單體確定、裝配體系方案確定、保溫體系確認、平立面設計方向、PC構件平立面拆分方案、確定預制構件范圍、估算預制裝配率、判定是否存在結構抗震超限及預制超限。裝配式方案階段設計要點如下：

（一）外墻采用預制剪力墻板的單體樓立面方案設計盡量實現標準層不變化，立面造型通過底部加強部位及屋面造型實現;

（二）平面采用預制疊合樓板的單體樓的平面方案設計應考慮少戶型、多組合;采用預制夾心保溫外墻板的單體樓需考慮外墻加厚對建筑面積計容的影響;

（三）方案平面布置盡量規(guī)整，即充分考慮PC拆分的相應要求，提高PC構件復用率，減少PC構件種類，以實現節(jié)省造價、方便安裝施工的目標。

三、初步設計階段

初步設計階段，應基本確定PC體系、預制構件比例、PC構件平面、立面布置及拆分原則、重要節(jié)點構造、預制率計算。配合建筑、機電、室內裝修、幕墻等專業(yè)方案確認，評估對裝配式方案的影響，以保證方案階段確定的裝配式方案能夠順利實現，并進一步優(yōu)化改進裝配方法，優(yōu)化裝配工序，提高裝配效率。另外，如果有抗震超限審查或PC新體系專項評審，此階段需完成。

四、施工圖設計階段

施工圖設計階段應完成兩大部分內容：1）根據《裝配式混凝土建筑技術標準》、《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》及各地區(qū)規(guī)程，確定裝配式結構的結構體系、適用高度、抗震等級、內力調整要求、構件計算參數等進行結構整體計算及施工圖繪制。2）PC構件設計需要完成的內容：完成準確的預制裝配率計算;PC設計說明;PC構件平、立面拆分圖;PC構件典型樣例圖;PC構件連接工藝及連接節(jié)點詳圖等。施工圖設計階段PC拆分設計要點：

（一）拆分原則：少規(guī)格，多組合。構件設計標準化，模具數量最少化，連接節(jié)點簡單化，安裝施工簡單化。

（二）預制結構構件拆分時，應充分考慮構件生產、運輸、安裝的難度。例如：1）布置的剪力墻長度宜歸并，多布置長墻少布置短肢墻;2）設置后澆帶的一跨內不應預制;3）樓電梯井處的剪力墻難以安裝應避免預制;4）現澆段長度應方便錨筋過長構件的安裝;5）小偏拉構件不應預制;6）設置反梁的部位不宜預制;7）預制板宜采用底筋不伸出方案便于施工;8）跨度過大（比如雙向超5m）的板建議現澆;9）不宜拆分出超過其他預制構件重量過大的構件以便于減小對現場塔吊起重量的要求。

（三）有條件的單位可結合BIM技術進行一體化設計，進行預拼裝，各專業(yè)碰撞檢查，指導施工吊裝。

五、PC構件深化設計階段

在全專業(yè)施工圖設計、門窗詳細設計、內裝設計、幕墻設計等完成后，方可進行PC構件深化設計，PC深化設計內容包括：PC構件設計總說明;節(jié)點詳圖;金屬件加工詳圖;預制構件平、立、剖面圖;預制構件裝配圖;預制構件加工圖等。PC構件深化設計要點如下：

（一）確保PC構件設計符合結構整體計算力學假定，滿足計算結果。

（二）確保預埋點位準確合理，尤其是精裝點位確保無誤。

（三）與構件廠家、施工總包單位密切配合，確保PC構件加工、運輸、堆場、吊裝方案經濟、安全、可行。

六、結語：

裝配式設計是全專業(yè)、全過程、一體化的設計。全專業(yè)，即建筑、結構、機電、內裝、幕墻、構件廠家、施工吊裝等各專業(yè)互為條件，互相制約。全過程，即從方案設計、初步設計、施工圖設計、深化設計到構件加工及吊裝的各階段均要深度參與，控制好每個階段的關鍵點，是完成裝配式設計的基本要求。一體化，即結合BIM技術、裝修一體化、管線集成化等的智能化設計。

參考文獻：

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