李 芳 泰安市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

1 前言

作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的支柱，建筑行業(yè)發(fā)展關(guān)系民生建設(shè)以及社會(huì)的和諧與穩(wěn)定發(fā)展。但是在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)下，有效解決傳統(tǒng)建筑建設(shè)中的高耗能、重污染等弊端，堅(jiān)定不移地走節(jié)能環(huán)保的綠色發(fā)展之路是現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。其中預(yù)制裝配式建筑本身具有施工便捷、可重復(fù)利用以及環(huán)保節(jié)能性突出等應(yīng)用優(yōu)勢，同綠色建筑設(shè)計(jì)與建設(shè)理念相契合，做好其科學(xué)設(shè)計(jì)研討顯得尤為重要。

2 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系概述

2.1 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的概念與類別

預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是一種建筑結(jié)構(gòu)形式，主要是建筑建設(shè)中所涉及到的構(gòu)件全部需要在特定的預(yù)制構(gòu)件加工廠中進(jìn)行加工與制作，之后再通過運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場開展拼接與組裝作業(yè)，借助這種方式就構(gòu)成了預(yù)制裝配式建筑（圖1為裝配現(xiàn)場）。

圖1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)裝配現(xiàn)場

在現(xiàn)階段的建筑市場中，所用到的裝配式建筑結(jié)構(gòu)主要包括如下三種類型：其一，鋼混結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)，主要是采取工廠預(yù)制生產(chǎn)的方式進(jìn)行柱子、梁與樓板等構(gòu)件生產(chǎn)，并且提前預(yù)留出構(gòu)件的頭部鋼筋，之后可以運(yùn)輸?shù)浇ㄖこ淌┕がF(xiàn)場進(jìn)行再次澆筑。其二，鋼結(jié)構(gòu)類型的構(gòu)件，預(yù)制工廠提前結(jié)合建筑工程建設(shè)要求和需求，提前制作好鋼梁、鋼柱子等主體建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)建，之后再將它們運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場中采取螺栓連接或焊縫連接的方式開展拼接與組裝施工作業(yè)。其三，集裝箱式預(yù)制建筑，該種預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)本身的基本單元是集裝箱，通過有效組合不同種類的箱子可以滿足差異化的建筑結(jié)構(gòu)功能。通過上述三種類型的預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)用，可以形成不同的建筑特色與風(fēng)格。它們彼此各有各自的特色與優(yōu)勢，所以實(shí)際的建筑工程設(shè)計(jì)中適宜采取差異化的結(jié)構(gòu)形式。其中預(yù)制墻體和預(yù)制樓板等預(yù)制構(gòu)件使用比較多，并且預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)主要在車站、橋梁以及其他公共建筑或者超高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用。而集裝箱式預(yù)制建筑則在現(xiàn)階段的建筑生產(chǎn)實(shí)踐中被應(yīng)用于小品建筑或臨時(shí)建筑等中，實(shí)際的建設(shè)中需要結(jié)合實(shí)際情況來選擇恰當(dāng)?shù)念愋?，保證可以最大程度提升預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

2.2 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的特征

較于以往的建筑結(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)本身具有如下幾個(gè)突出的應(yīng)用特征：其一，施工非常便捷。以往的建筑工程施工中會(huì)涉及到大量建筑結(jié)構(gòu)與施工材料，但是預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中卻可以直接采用預(yù)制的各種建筑構(gòu)件，這樣可以節(jié)省許多建筑工程建設(shè)中的中間環(huán)節(jié)，可以簡化整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)施工流程，降低人力成本，提升整體施工的效率。其二，環(huán)保效益較高。鑒于預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中不需要在現(xiàn)場用到過多施工材料，并且可以有效確保現(xiàn)場施工作業(yè)的安全性。通過該種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式可以更好地滿足現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下的綠色發(fā)展理念。比如，針對(duì)窗戶、水管等這些建筑構(gòu)件都可以提前采取工廠預(yù)制的施工作業(yè)方式，有效提升整體施工的質(zhì)量。與此同時(shí)，該種預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)本身的施工作業(yè)中不會(huì)產(chǎn)生過大噪音，也可以避免施工材料浪費(fèi)問題的出現(xiàn)，所以整體工程建設(shè)的環(huán)保性更高。其三，鑒于預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工作業(yè)效率更高，所以建材價(jià)格不會(huì)受到過多市場變動(dòng)的影響，并且可以有效控制施工的成本，所以可以獲取比常規(guī)建筑施工更大的效益。

3 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

3.1 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

框架結(jié)構(gòu)體系是現(xiàn)階段國內(nèi)預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)中比較常用的一種結(jié)構(gòu)體系類型。相較于剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架結(jié)構(gòu)體系本身的質(zhì)量非常小，所以非常便于運(yùn)輸各種預(yù)制建筑構(gòu)件，同時(shí)該種預(yù)制框架結(jié)構(gòu)本身也在低樓層建筑工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下綠色建筑發(fā)展理念。在實(shí)際的施工中，預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)施工中會(huì)提前在預(yù)制構(gòu)件加工廠當(dāng)中提前制作預(yù)制疊合梁或疊合板等構(gòu)件。然后再統(tǒng)一將它們運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場中對(duì)照固定節(jié)點(diǎn)來對(duì)各種預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行焊接處理，使它們成為一個(gè)完整體。此外，在具體的建筑工程建設(shè)過程中會(huì)運(yùn)用到一定數(shù)量的支撐柱，這時(shí)候也需要結(jié)合現(xiàn)場施工的實(shí)際情況來合理選擇和確定，保證可以有效提升預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

在開展預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)過程中，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括如下幾個(gè)方面：其一，要做好建筑框架結(jié)構(gòu)彼此之間連接構(gòu)件的焊接設(shè)計(jì)工作，尤其是要對(duì)那些承擔(dān)受力與傳力的預(yù)埋件而言，必須要參考他們所承受的實(shí)際抗壓情況以及所處的具體位置來靈活地選擇適宜的焊接技術(shù)與方式，保證整體的構(gòu)件之間保持緊密連接。與此同時(shí)，考慮到框架結(jié)構(gòu)會(huì)受到剪力、軸力等多種類型荷載作用的影響，所以在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)間中可以應(yīng)用分布計(jì)算手段來進(jìn)行合理分析和科學(xué)設(shè)計(jì)。其二，在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，要注意確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)整體的平整性，并且要注意保證框架內(nèi)部支撐柱本身的剛度與穩(wěn)定性等可以滿足規(guī)定的設(shè)計(jì)要求和規(guī)定。但是需要特別注意的是，要保證梁柱本身的中心線可以控制在同一平面之內(nèi)，并且需要使他們指向同一個(gè)方向，這樣方可更好地確保整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。其三，針對(duì)梁柱二者之間的交接部位，可以應(yīng)用剛結(jié)點(diǎn)的處理方式來確保二者之間可以實(shí)現(xiàn)緊密連接，同時(shí)也要注意確保底部筑基安裝保持良好的穩(wěn)固性，相應(yīng)的混凝土等級(jí)不可小于C30，這樣才能更好地確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)效果。

3.2 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)也是預(yù)制裝配式建筑工程施工中比較多用的結(jié)構(gòu)形式，主要受力構(gòu)件為剪力墻、梁、柱等基本構(gòu)件，或者可以應(yīng)用預(yù)制墻板、疊合板和疊合梁等一些預(yù)制混凝土構(gòu)件形成的裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)來構(gòu)成整體的建筑主要受力結(jié)構(gòu)。根據(jù)預(yù)制情況的不同，可以將預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)本身劃分成半預(yù)制與全預(yù)制兩種體系類型。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須要嚴(yán)格依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等一些基本的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等來開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證可以全面確保剪力墻結(jié)構(gòu)體系的預(yù)制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。在對(duì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，要重點(diǎn)做好如下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)工作：

其一，要結(jié)合實(shí)際情況來合理地布設(shè)剪力墻結(jié)構(gòu)的縱橫墻結(jié)構(gòu)。比如，針對(duì)橫墻結(jié)構(gòu)而言，在設(shè)計(jì)的時(shí)候一般適宜將預(yù)制承重墻板設(shè)置在兩側(cè)端部山墻位置處；在設(shè)置內(nèi)墻的時(shí)候可以依據(jù)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的需求以及實(shí)際內(nèi)力計(jì)算的結(jié)果來科學(xué)設(shè)置預(yù)制輕質(zhì)填充墻和承重墻板；在縱墻結(jié)構(gòu)布設(shè)期間，可以依據(jù)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的實(shí)際設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果來對(duì)內(nèi)外縱墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，保證所設(shè)置的縱橫剪力墻結(jié)構(gòu)可以有效地進(jìn)行承載，這樣才能最大程度提升內(nèi)外縱墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。其二，針對(duì)結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件而言，可以應(yīng)用豎向主要受力鋼筋漿錨、現(xiàn)澆連接帶等構(gòu)成一個(gè)完整體。在開展建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中要重點(diǎn)驗(yàn)證連接構(gòu)造的整體可靠性與穩(wěn)固性，保證其具有良好的承載性能。其三，在設(shè)計(jì)預(yù)制剪力墻構(gòu)件的連接期間，要注意對(duì)構(gòu)件本身的傳力明確性以及構(gòu)造的可靠性進(jìn)行仔細(xì)地分析。如果裝配式建筑本身在抗震性方面具有特殊規(guī)定和要求，那么還要保證相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。與此同時(shí)，要保證預(yù)制構(gòu)件之間所采用的連接鋼筋的直徑與強(qiáng)度等級(jí)等均符合規(guī)定的設(shè)計(jì)要求，以此才能保證整體建筑結(jié)構(gòu)連接的穩(wěn)固性與可靠性。其四，在設(shè)計(jì)預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件期間，可以采取分塊設(shè)計(jì)方式。在實(shí)際的構(gòu)件設(shè)計(jì)中還需要綜合考慮各方面的影響因素，如房屋的進(jìn)深、開間、拼縫位置以及施工現(xiàn)場的實(shí)際吊裝條件等等。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)墻板高度的設(shè)計(jì)可以依據(jù)單層或雙層的樓高高度進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，同時(shí)要保證豎向接縫本身所處位置要規(guī)避設(shè)定的暗柱位置，同時(shí)也要注意對(duì)構(gòu)件型號(hào)及類型等進(jìn)行縮減，這樣才能更好保證其整體的設(shè)計(jì)效果。其五，在設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件配筋期間，除了需要保證其滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等國家標(biāo)準(zhǔn)之外，還要注意結(jié)合現(xiàn)階段預(yù)制裝配式建筑工程施工的實(shí)際情況來仔細(xì)地校核它們的變形和受力情況，這樣才能更好地確保整體預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)效果。

3.3 其他預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

除了上述兩種常用的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)要點(diǎn)之外，為了全面提升預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)效果，還要注意重點(diǎn)做好如下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)工作：其一，要科學(xué)制定完善設(shè)計(jì)方案。在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)需求來科學(xué)制定設(shè)計(jì)方案，期間要注意同建設(shè)人員進(jìn)行密切溝通，彼此共同開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案制作實(shí)踐，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)用的可行性與有效性。其二，做好設(shè)計(jì)方案調(diào)研工作，具體就是要做好建筑工程項(xiàng)目所在地區(qū)的施工現(xiàn)場環(huán)境和條件等相關(guān)內(nèi)容，并需要詳細(xì)地闡述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念與成本，有機(jī)整合構(gòu)件設(shè)計(jì)方案與實(shí)際調(diào)研的結(jié)果，保證整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性、合理性以及可操作性，這樣之后方可繼續(xù)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

總之，預(yù)制裝配式建筑是現(xiàn)代建筑工程設(shè)計(jì)中比較常見的一種類型，尤以框架式和剪力墻式最為常見。在實(shí)際的預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中，除了需要針對(duì)框架式和剪力墻式等制定針對(duì)性的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)方案之外。為了全面確保整體結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員還要注意科學(xué)制定完善設(shè)計(jì)方案以及做好設(shè)計(jì)方案調(diào)研工作，確保夯實(shí)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，保證設(shè)計(jì)工作有可靠的數(shù)據(jù)與資料支持，這樣才能全面確保預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)效果。