□□ 張麗娜，李龍飛，余 洋，劉 勇 (中機十院國際工程有限公司，北京 100083)

引言

近年來，裝配式建筑在政策支持和科研支撐方面都有了很大的進步。2017年，住房城鄉(xiāng)建設部印發(fā)了《“十三五”裝配式建筑行動方案》，進一步明確了“十三五”期間裝配式建筑的發(fā)展目標，到2020年全國裝配式建筑將占新建建筑的15%以上，其中重點推進地區(qū)將達到20%以上，積極推進地區(qū)達到15%以上，鼓勵推進地區(qū)達到10%以上。目前全國已有30多個省市出臺了裝配式建筑的指導意見和相關配套措施，不少地方更是對裝配式建筑的發(fā)展提出了明確要求。

1 裝配式建筑的主要特征

裝配式混凝土住宅建筑與傳統(tǒng)建筑相比，具有建筑設計標準化、部品生產(chǎn)工業(yè)化、現(xiàn)場施工裝配化、結構裝修一體化、過程管理信息化等五大特點。這些方面主要體現(xiàn)在設計、施工、裝修、驗收以及管理階段，具體對比見表1。

2 裝配式混凝土建筑結構設計要點

2.1 結構技術體系

目前，我國裝配式混凝土住宅常用的結構體系主要有：裝配整體式混凝土剪力墻結構、裝配整體式混凝土框架結構以及裝配整體式疊合剪力墻結構。

從結構的抗震性能和安全性考慮，裝配整體式剪力墻結構是目前住宅類建筑采用的主要體系，其將剪力墻、梁以及板作為主要受力構件，采用預制混凝土墻板、疊合板(部分采用疊合梁)等形成的裝配式混凝土結構。設計時應注意預制剪力墻的橫縱布置，從外墻保溫、裝飾一體化及現(xiàn)場裝配施工角度考慮，一般優(yōu)先采用外圍護預制剪力墻結構，而不選擇內(nèi)部預制剪力墻結構。

表1 裝配式混凝土住宅建筑與傳統(tǒng)建筑相比

裝配整體式混凝土框架結構，預制梁、板、柱相比于預制剪力墻而言，質(zhì)量更輕、運輸更方便，因而裝配整體式混凝土框架結構在預制裝配式建筑中應用較為普遍。因預制梁、板、柱都需要在工廠制造并預留疊合層的鋼筋，因而為了保證結構的整體性，施工時需特別注意每個疊合梁、疊合板的中軸線應在同一水平上，避免產(chǎn)生偏差。同時，整個結構的支撐系統(tǒng)支撐能力應滿足施工過程中的承載能力要求。

裝配整體式疊合剪力墻結構是采用部分預制、部分現(xiàn)澆工藝生產(chǎn)的鋼筋混凝土剪力墻，包括雙面疊合剪力墻和單面保溫疊合剪力墻兩種形式。因其構件質(zhì)量輕，對運輸和起吊設備要求低、容錯性強、防水性能好，但相比其他兩種裝配式結構，其用鋼量相對較大，成本較高，目前工程應用相對較少。

2.2 結構布置

裝配式混凝土住宅建筑的結構布置應結合裝配化考慮，不能先按現(xiàn)澆設計，再拆分。一般結構布置可分為裝配和現(xiàn)澆兩部分，對于裝配式混凝土住宅建筑的地下室部分，剪力墻結構底部加強部位的剪力墻以及框架結構首層柱均宜采用現(xiàn)澆，電梯井筒也宜采用現(xiàn)澆。裝配式混凝土住宅建筑的樓板宜采用疊合樓板，結構的轉(zhuǎn)換層、平面復雜或開間較大的樓層、作為上部結構嵌固部位的地下室樓層宜采用現(xiàn)澆樓板，樓板與樓板、樓板與墻體間的接縫應保證結構安全。承重的預制外墻等豎向構件宜上下連續(xù)，沿兩個方向布置，截面宜簡單而規(guī)則，預制墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，不宜采用轉(zhuǎn)角窗，門窗洞口的平面位置和尺寸應滿足結構受力及預制構件設計要求。在發(fā)生豎向承載力或剛度突變的位置可局部采用現(xiàn)澆結構，總之，裝配式混凝土結構的布置應嚴于現(xiàn)澆混凝土結構。

2.3 結構計算

裝配式混凝土建筑在設計過程主要需要進行結構主體受力計算、接縫承載力的驗算以及脫模起吊、運輸、堆放等施工階段的驗算。其中，結構主體計算分析等同現(xiàn)澆建筑的設計方法，但需對現(xiàn)澆墻肢地震力進行放大，周期比和位移比等進行調(diào)整。此外，預制墻板水平接縫的受剪承載力計算時，需考慮墻板受拉時的折減以及對底部加強區(qū)預制墻板接縫的承載力進行復核。另外，需要進行補充計算分析，如構件施工階段需要對構件重心及吊點進行設計和驗算、結構使用階段預制梁豎向接縫及預制墻、柱水平接縫進行驗算以及連接節(jié)點計算等。計算過程中，窗洞口下墻體剛度對結構整體剛度的影響不容忽視，宜按照在樓層頂面標高處設縫的雙連梁進行設計。預制墻板較長時，在預制墻板中部設置結構洞可以降低結構剛度，使得結構剛度更為合理。洞內(nèi)填聚苯板可以減輕墻板的質(zhì)量，但若結構計算中僅考慮結構洞口、不考慮聚苯板的作用，則結構剛度計算與實際相差較大。

2.4 預制構件

裝配式混凝土住宅建筑為了體現(xiàn)少規(guī)格、多組合及模塊化的設計原則，應根據(jù)建筑特征、結構體系以及預制裝配率等方面擇優(yōu)選擇預制、裝配部品構件，以提高構件的重復利用率，降低工程造價。根據(jù)建筑主體結構形式及使用功能選擇模數(shù)協(xié)調(diào)、適合裝配、便于重復生產(chǎn)的部位做為預制構件，如墻板、樓板、框架梁和柱、樓梯、空調(diào)板、陽臺板等，這些部品部件不僅容易實現(xiàn)標準化，還能大大地減少模板的使用量(如預制疊合式樓板)，減少腳手架的使用量(如保溫與裝飾一體化的預制外墻板)，使得裝配式建筑安裝施工所用的工期縮短，施工效率提高，后期維護成本降低。

2.5 預制構件拆分

對預制構件進行科學拆分是裝配式建筑標準化設計的核心環(huán)節(jié)。一般可通過對主體結構受力情況的分析來確定構件的拆分部位，進而根據(jù)模數(shù)協(xié)調(diào)原則對預制構件進行拆分。拆分的原則應以有利于構件的標準化為主，最大限度地減少預制構件的種類，統(tǒng)一構件規(guī)格，提高重復率，降低建筑的綜合成本；其次，預制構件的拆分應有利于工廠對于構件的生產(chǎn)、運輸、吊裝以及構件的現(xiàn)場安裝，應以混凝土構件易堆放，省空間為原則，做到不超寬、不超高、不超重，便于蒸養(yǎng)、吊裝和運輸。除此之外，同樣截面尺寸預制構件的鋼筋數(shù)量及間距宜盡量一致，避免邊模過于多樣化，從而嚴重影響生產(chǎn)效率，吊裝時也極易出錯。總之，合理地選擇構件的拆分方案，實現(xiàn)裝配式建筑的標準化設計，提高構件的重復利用率和通用性，才能降低加工、施工成本，達到裝配式建筑設計的目的。

3 結語

總之，結合國家及地方政策，從建設單位需求出發(fā)，選擇適宜的裝配式住宅建筑結構體系，配合裝配率及預制率進行合理地結構布置，選擇合適的預制構件，進而通過精確的結構計算及預制構件的拆分進行裝配式建筑的結構設計，進而指導裝配式建筑施工圖的設計。