裝配整體式混凝土建筑結構設計要點研究

許 龍

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

裝配整體式的混凝土結構就是通過可靠的方式，將預制的混凝土結構構件連接起來，之后再配合施工現(xiàn)場的后澆混凝土所打造而成的裝配式混凝土結構。這種結構在實際的工程建設中，具有廣泛的應用范圍，在該種結構的分析設計時，首先要進行各個環(huán)節(jié)的確定，之后根據(jù)具體的建設要求，結合過去的建設經驗，加強對于各個環(huán)節(jié)細微之處的質量控制。通過優(yōu)化設計，促進施工方案設計水平的提升。

1 裝配整體式混凝土結構的特點

近些年，隨著建筑領域的快速發(fā)展，裝配式結構的發(fā)展速度也越來越快，在實際的工程建設中得到了廣泛的應用。這一建筑結構類型具有鮮明的特點，文章就從優(yōu)點和缺陷兩個方面，對于該種建筑結構的特點展開具體的論述。

首先，從優(yōu)點上來看，在裝配整體式混凝土結構中，融合了預制裝配式以及現(xiàn)澆整體式兩種建筑結構的優(yōu)勢特點，能夠實現(xiàn)工業(yè)化生產，通過現(xiàn)場裝配的方式構成了整體的結構，因此其自身也具有現(xiàn)澆結構的特點。在工廠中完成預制構件的生產，到施工現(xiàn)場只需要進行裝配，能夠大大的節(jié)省施工時間，促進生產效率的提升。同時，裝配整體式結構還具有良好的質量。由于各種裝配構件都是通過工廠生產，因此構件從外觀、尺寸及施工質量等多方面，都能夠通過工廠化生產，進行嚴格的質量把控，提高各項參數(shù)的精準性，有利于集約化管理的順利實現(xiàn)，保障所有預制構件的質量都能夠符合工程建設的標準，避免其由于質量原因，對于工程的結構性能造成不利影響。而且由于工業(yè)化的生產，能夠有效地降低對人工的依賴，因此該種結構具有更高的資源生產率和利用率，能夠實現(xiàn)對于施工工期的有效控制。

其次，從缺陷上來看，裝配整體式混凝土結構在施工設計的過程中，具有較大的難度。在我國當前的建筑領域發(fā)展背景之下，該結構作為一種新型的建筑結構，參與設計的人員往往沒有豐富的經驗積累。而且，目前我國的相關設計驗收規(guī)范也不夠完善，所以對于設計及施工而言，難以實現(xiàn)預期的設計目標，具有較大的設計難度。而且相較于傳統(tǒng)的建筑結構，裝配整體式結構的預留洞口尺寸及位置需要非常精準，否則將要在現(xiàn)場重新開洞，增加施工難度。裝配整體式的混凝土建筑結構所應用的各種結構構件需要在工廠加工完成，因此在施工現(xiàn)場運輸?shù)倪^程中，會產生一定的運輸費用，而且在運輸?shù)耐局?，也有一定的幾率會造成部件的損壞。所以為了做好運輸工作，就要對于各種外部因素進行充分的考慮，并采取相應的預防措施，盡可能地避免長距離運輸。不僅要有效地控制運輸成本，同時還要確保結構構件的質量。

2 國內外裝配整體式混凝土結構的常用設計方法

2.1 國外設計方法

為了在實際建筑工程施工建設的過程中，充分的應用裝配整體式混凝土結構，就需要采用科學的設計方法，確保設計方法的可行性和合理性，這樣才能夠保證施工效果。當前，國外在該種結構的設計時，主要的設計方法具有非線性特點，要對于結構構件的變形進行有效控制，讓其基本處于線彈性范圍之內，能夠具有較為優(yōu)秀的結構恢復性能。在該種方法之下所進行的結構設計，如果受到外力的作用和影響，一般只會在構件的連接處出現(xiàn)彈塑性變形，不會導致構件本身發(fā)生損壞。所以如果遇到地震等較強的外力情況，通過這種結構設計方式的應用，也能夠讓整個建筑具有較好的可修復性。

2.2 國內設計方法

相比較國外對于該種建筑結構的設計研究，國內所采用的設計方法與其依然具有一定的差距，有待進一步的完善。當前，在我國的裝配整體式混凝土建筑結構的設計中，所采用的設計方法近似于整體現(xiàn)澆混凝土結構的設計，只是在此基礎之上，進行了設計任務量的增加。同時，還要結合當前的工程建設現(xiàn)狀，強化在設計過程中多方之間的協(xié)調和參與。在這種設計方法之下所形成的建筑結構，如果受到地震等外力作用，其預制構件更加容易出現(xiàn)損壞。所以現(xiàn)階段我國必須要持續(xù)地推進對于裝配整體式混凝土結構設計地深入研究和探索，不斷的優(yōu)化設計方法?；诋斍暗慕ㄖ滦蝿?，在實際的結構設計中，也要從“裝配”及“整體”兩個方面的特點進行充分考慮，優(yōu)化設計理念。

3 裝配整體式混凝土建筑結構設計要點

3.1 整體結構設計

在具體的裝配整體式的混凝土結構設計中，首要的任務就是進行結構整體設計。只有在設計的早期階段，重視對于整體現(xiàn)澆混凝土結構的設計，這樣才能夠基本確定工程設計的結構框架。所以要在有關設計規(guī)范和要求的基礎之上，結合實際的建設情況，在設計規(guī)劃的初期，提出一個可靠的建設方案，這樣才能夠對于后續(xù)的結構構件設計，打下良好的鋪墊。

3.2 預制構件拆分、歸并

對于裝配整體式建筑結構設計而言，預制構件的拆分和歸并這一環(huán)節(jié)的內容在其中占據(jù)著重要的地位，具體的注意事項如下：首先，在拆分工作開始之前，要促進施工方和設計方之間的有效溝通，并對施工條件進行充分的考慮。①施工單位要提出切實可行的施工方案及建議，并征求業(yè)主及設計方的同意，之后再根據(jù)相關標準和規(guī)定，展開構件拆分和歸并。②對于參與設計工作的人員而言，不僅要能夠全面地了解和掌握預制構件在制作過程中的方法，同時還要獲取構件加工的精度和參數(shù)。在此基礎之上，就能夠針對結構設計初期方案，展開進一步的分析，從而明確方案中各部分構件的功能，并且加強各個部位之間的聯(lián)系，提出一個科學的預制構件的安裝以及裝配方案。其次，在預制構件進行拆分、歸并時，也要在最大程度上保持截面形狀的一致，降低彎鉤的數(shù)量。而且還要盡可能地縮減種類，按照少規(guī)格、多組合的設計原則，實現(xiàn)模板種類的最小化。在做好澆筑工作以后，通過合理的交通運輸工具，進行預制構件的運輸，讓其到達施工現(xiàn)場，進行現(xiàn)場裝配。為了保障工程質量，在進行預制構件的拆分、歸并設計時，也要確保其能夠符合后續(xù)的運輸擺放的條件要求，滿足質量控制的需要。最后，在拆分、歸并工作完成以后，需要展開重新地計算。所應用的方法為整體現(xiàn)澆混凝土結構設計方法，按照所得到的計算結果，判斷是否能夠順利地進入下一個環(huán)節(jié)的設計。如果計算結果存在一定的問題，就要進行相應的調整和完善，確保其符合設計要求。

3.3 三維碰撞檢測

在完成預制構件的拆分、歸并之后，就要著手于構件的裝配方案。要想保障預制構件裝配施工的順利開展，就要引入先進技術的應用，比如說在當前的裝配整體式結構設計中較常采用的BIM技術，通過BIM技術開展三維碰撞檢測，結合實際的要求，對于所開展的碰撞檢測進行規(guī)則的設置，再通過對于所提交的檢測結果的查看和分析，進一步得到碰撞檢測的報告。圖1為運用BIM技術所開展的三維碰撞檢測。

圖1 三維碰撞檢測

3.4 預制構件深化設計

在具體的結構設計中，對于預制構件所開展的深化設計這一環(huán)節(jié)，具有重要的意義，其中涉及到多方面的內容，分別為吊裝圖、模具圖、鋼筋組裝圖的設計。一般來說，在工程建設中，依靠構件廠實現(xiàn)對于構件的深化設計。在具體的設計過程中，以鋼筋組裝圖作為重點內容，要按照具體的鋼筋類型，做好編號標注，確保每一種類型的鋼筋都能夠具有唯一的編號，防止出現(xiàn)編號錯亂的問題，這也是在深化設計的過程中一項重要的基礎性內容。對模具設計而言，也要做好相關參數(shù)的計算工作，其中包括穩(wěn)定性、強度、剛度。同時還要讓構件和模具之間能夠緊密的連接，并強調混凝土的養(yǎng)護工作。在吊裝圖的設計中，涉及到兩方面內容，分別為水平構件以及豎向構件的吊裝設計。在設計的過程中，針對構件的裝配和運輸環(huán)節(jié)，要重點關注構件堆放、吊具承載力種類等因素，對其所產生的限制性影響。

3.5 抗震結構設計

對于裝配整體式結構而言，不具有較強的整體性，因此這種建筑結構在抗震性能上有待增強。為了保障工程結構的穩(wěn)定性和安全性，維護人民的生命和財產安全，在具體的結構設計中，就必須要重點強調結構的抗震設計，確保各個連接部位的施工質量，能夠符合設計標準，保證結構的抗震性能。參與設計的人員要在對抗震規(guī)范做到全面了解和掌握的基礎之上，確保所開展的工程設計能夠符合具體的規(guī)范要求。同時，還要加強對于各項參數(shù)的總結，在實際情況的基礎之上，展開綜合性的分析，促進抗震設計方案的健全和優(yōu)化。另外，要盡可能地讓建筑平面具有規(guī)則性和對稱性，這樣豎向抗側力構件就能夠更加均勻、連續(xù)的受力，讓整個結構工程具有更高的整體性，確保工程抗震性能的實現(xiàn)。

4 總結

綜上所述，在當前的建筑工程建設過程中，裝配整體式混凝土結構屬于一種新型的結構類型，在實際施工中也凸顯出了諸多的應用優(yōu)勢，能夠滿足當前我國現(xiàn)代化建筑的標準要求，符合建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。因此，為了優(yōu)化對于該種結構的設計方法，就要重點加強對設計細節(jié)的把握，促進結構設計的優(yōu)化，提高裝配式建筑結構設計的科學性和合理性。