劉 勇 山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司

1 裝配式建筑的發(fā)展

裝配式建筑是指預(yù)制構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。在信息化時(shí)代，現(xiàn)代信息技術(shù)給建筑行業(yè)注入了科技的力量，正在逐步推動(dòng)傳統(tǒng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)綠色建筑、綠色建造的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。很早之前，英、法等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始率先嘗試在建筑工程項(xiàng)目中采用裝配式建筑的方法，并取得了不錯(cuò)的成效。裝配式建筑經(jīng)過(guò)大量的真實(shí)案例得出結(jié)論，其具有建造速度快、建造質(zhì)量良好、投入成本低、建材損耗低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槲覈?guó)建筑垃圾占城市垃圾的份額比較大，所以建筑垃圾在得不到有效處理的前提下會(huì)給城市生態(tài)環(huán)境造成影響。建筑行業(yè)要想從源頭上徹底解決產(chǎn)生的建筑垃圾問(wèn)題，需要貫徹落實(shí)綠色節(jié)能建筑理念，裝配式建筑模式是一種有效途徑。現(xiàn)階段，裝配式建筑已經(jīng)深受國(guó)家、當(dāng)?shù)卣?、人民群眾的青睞，在推動(dòng)建筑行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型中起到重要作用，可以說(shuō)，裝配式建筑的發(fā)展前景非常樂(lè)觀。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與應(yīng)用分析

2.1 運(yùn)輸裝配式構(gòu)件的要點(diǎn)分析

（1）在運(yùn)輸構(gòu)件時(shí)，要盡量選擇運(yùn)用平板車等運(yùn)輸設(shè)備，且在車上要配備固定點(diǎn)，確保在運(yùn)輸時(shí)構(gòu)件不會(huì)出現(xiàn)位移或碰撞。在運(yùn)輸剪力墻板的時(shí)候，要選用立放的方法，但是在樓梯或陽(yáng)臺(tái)運(yùn)輸?shù)装瀵B合板時(shí)均要以平放的方式進(jìn)行，且要針對(duì)構(gòu)件來(lái)實(shí)施固定與支撐，預(yù)防構(gòu)件在運(yùn)輸時(shí)發(fā)生不必要的損壞。（2）堆放裝配式構(gòu)件要點(diǎn)。在堆放裝配式建筑物構(gòu)件的時(shí)候，首先要針對(duì)場(chǎng)地實(shí)施硬化處理，另外還要布設(shè)科學(xué)化的排水設(shè)施。在對(duì)裝配式外墻構(gòu)件進(jìn)行堆放時(shí)，要選擇靠放的方式，將外飾面朝內(nèi)放置。

2.2 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)

裝配式框架結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中有一定的優(yōu)勢(shì)，比如因?yàn)槠涓鱾€(gè)構(gòu)件可以分開(kāi)加工，因而無(wú)論是使用還是運(yùn)輸均比較方便，在高層建筑施工中有廣泛的應(yīng)用。在構(gòu)件的組裝環(huán)節(jié)，為更好提升構(gòu)件在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中的作用，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性與可靠性，需要給予疊合梁、疊合板制作充分的重視。在采用裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)開(kāi)展施工時(shí)，全部的構(gòu)件均預(yù)先在工廠加工完成，施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土澆筑和連接施工。在保證裝配式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還需要做好以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)工作。

（1）結(jié)構(gòu)體系應(yīng)盡量保證平整，支撐構(gòu)件設(shè)計(jì)過(guò)程中務(wù)必保證構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度、承載力和抗拉性能，可以有效發(fā)揮支撐作用。另外，還需要保證裝配式建筑支柱結(jié)構(gòu)間的軸線處于平行狀態(tài)。

（2）結(jié)構(gòu)體系間的構(gòu)件連接也是需要重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，為確保構(gòu)件連接部位的穩(wěn)定性和安全性，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理選擇焊接方式。

2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)是裝配式建筑結(jié)構(gòu)的重要組成

主要指支撐上部樓層的墻體，主要用于承載各種荷載，具有防止結(jié)構(gòu)剪切破壞的作用。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要重視剪力墻的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)全面考慮空間與結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，如注重剪力墻邊緣的構(gòu)造設(shè)計(jì)，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)結(jié)合裝配式建筑結(jié)構(gòu)特征，將雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)、縱肋疊合剪力墻結(jié)構(gòu)、疊合剪力墻技術(shù)體系等先進(jìn)剪力墻結(jié)構(gòu)融入裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，以便減少各種荷載對(duì)墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力，提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)的整體性能。

2.4 控制建筑成本

合理控制建筑工程成本是建筑單位在設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了能夠讓裝配式建筑在建筑成本上得到一個(gè)良好的控制，設(shè)計(jì)單位在PC構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)送和安裝環(huán)節(jié)就要進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)算，從多方面角度考慮當(dāng)?shù)毓S的構(gòu)件生產(chǎn)能力、施工單位的運(yùn)輸能力和吊裝能力。在施工之前就要對(duì)此次工程進(jìn)行合理的造價(jià)預(yù)算，避免在施工過(guò)程中產(chǎn)生不必要的開(kāi)支。目前PC構(gòu)件的生產(chǎn)并沒(méi)有受到統(tǒng)一的規(guī)范，導(dǎo)致PC構(gòu)件的生產(chǎn)市場(chǎng)不穩(wěn)定十分混亂，構(gòu)件成本偏高，從而阻礙了相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。面對(duì)這種情況就需要設(shè)計(jì)單位在施工之前進(jìn)行精準(zhǔn)的施工預(yù)算，在構(gòu)件的種類上進(jìn)行優(yōu)化，減小生產(chǎn)成本，從而使工程造價(jià)得到有效控制。同時(shí)在裝配式建筑施工當(dāng)中，安裝的質(zhì)量也直接影響著建筑成本。所以在結(jié)構(gòu)施工圖紙上也要對(duì)運(yùn)輸方式進(jìn)行預(yù)估，最終實(shí)現(xiàn)成本的控制。

2.5 外墻腳手架對(duì)構(gòu)件的要求分析

普遍的外墻腳手架可分成附著式升降架、懸挑架和落地架。其中落地架運(yùn)用在多層建筑之中，其搭設(shè)對(duì)建筑構(gòu)件方面的影響相對(duì)較?。粦姨艏芤话銜?huì)運(yùn)用在較高的建筑工程中；附著式升降架在施工過(guò)程中可很好地提供相應(yīng)的附著支座受力。針對(duì)構(gòu)件單件和連接節(jié)點(diǎn)實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要綜合分析并考慮這部分作用力的作用點(diǎn)大小、方向，以預(yù)防影響后續(xù)施工。若施工過(guò)程中所出現(xiàn)的作用力對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的影響力度不足，則在實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常不會(huì)單獨(dú)分析，然而裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件若受到這部分作用力方面的影響，就會(huì)遭受嚴(yán)重?fù)p壞而發(fā)生較大變形。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)化類型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，只有盡量確?？梢赃_(dá)到更多的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件時(shí)才可以縮短施工周期和減少模板用量，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的目的?？紤]到我國(guó)預(yù)制裝配式建筑起步較晚，還處于初級(jí)發(fā)展階段，在施工工藝方面還有較大的提升空間，尤其是在承載構(gòu)件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方面還存在諸多的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝配化生產(chǎn)。目前來(lái)看，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)裝配化只含有現(xiàn)澆和裝配兩方面，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中為保證結(jié)構(gòu)空間盡可能規(guī)整，需要不斷提升標(biāo)準(zhǔn)化程度。比如多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元可以考慮采用拼合復(fù)制的方式將其組合為標(biāo)準(zhǔn)層平面，在空間結(jié)構(gòu)設(shè)置時(shí)可以根據(jù)交通核模板和戶型模板來(lái)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，在戶型模板設(shè)置中可以重點(diǎn)參考室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理布置客廳和臥室；在交通核模板設(shè)置中可以重點(diǎn)對(duì)樓梯、樓梯走道、電梯井及機(jī)電管井進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)應(yīng)用多種平面組合類型，以此滿足業(yè)主的個(gè)性化需求，同時(shí)確保預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件

2.7 分析預(yù)制裝配剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

預(yù)制裝配剪力墻結(jié)構(gòu)主要是以剪力墻和梁板作為建筑物的主要受力結(jié)構(gòu)。預(yù)制剪力墻可以分為全預(yù)制剪力墻機(jī)構(gòu)和半預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)一定要滿足GB 50011——2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和JGJ 3——2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中一定要遵循以下幾點(diǎn)：一是剪力墻在橫縱布置的安排上一定要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，最好是在端部山墻結(jié)構(gòu)的兩側(cè)設(shè)置預(yù)制承重板。內(nèi)部墻體可以用預(yù)制承重板和預(yù)制輕質(zhì)填充物進(jìn)行設(shè)置。第二點(diǎn)，豎向的抗側(cè)力構(gòu)件可以利用澆筑連接帶與受力鋼筋漿錨融為一體，以確保結(jié)構(gòu)的整體性。三是在構(gòu)件連接間的設(shè)計(jì)上，一定要傳力明確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使裝配式建筑結(jié)構(gòu)具備良好的抗震能力。如果在同一層的建筑施工中出現(xiàn)了現(xiàn)澆剪力墻和預(yù)制剪力墻，在這種剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該通過(guò)VuE=0.6fyAsd+0.8N這樣的計(jì)算方式來(lái)施工。其中VUE代表剪力墻水平接縫受剪承載力，N:fy為鋼筋垂直穿入結(jié)合面的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N:Asd為鋼筋垂直穿過(guò)結(jié)合面的抗剪面積。

3 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展

首先，運(yùn)用裝配式建筑技術(shù)，來(lái)促使建筑行業(yè)進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。裝配式技術(shù)中工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用，將輕工業(yè)理念很好地應(yīng)用在建筑行業(yè)之中。應(yīng)用搭積木的形式來(lái)顯著改善建筑行業(yè)施工方向，該類轉(zhuǎn)變已經(jīng)逐步地發(fā)展為主流趨勢(shì)，其正走向一個(gè)全新的技術(shù)發(fā)展時(shí)代。其次，裝配式施工有利于節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的達(dá)成。在裝配式建筑施工時(shí)，建筑細(xì)部構(gòu)建通常都是在工廠中集中化生產(chǎn)，可節(jié)省施工材料。還可減少因施工而引發(fā)的粉塵、噪聲污染，從而可選擇運(yùn)用新型化材料來(lái)減少熱損失的出現(xiàn)。不但可提高控制質(zhì)量，還可改善人們的生活環(huán)境。再次，裝配式建筑能縮短施工工期。建筑施工被細(xì)化分為工廠施工與現(xiàn)場(chǎng)施工，不但可提高施工速度，還可縮短施工工期。裝配式建筑施工受到外界環(huán)境與氣候方面的影響較小，可直接提高建筑整體效益。在裝配式建筑施工的時(shí)候，對(duì)于人工數(shù)量需求變小，而之前較為傳統(tǒng)化的現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑需諸多施工人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)予以施工。運(yùn)用裝配式結(jié)構(gòu)方法可降低人工數(shù)量，縮短工期會(huì)顯著提高效益，為行業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后，裝配式建筑可顯著提升施工質(zhì)量。傳統(tǒng)建筑施工工藝相對(duì)繁雜，針對(duì)駐地現(xiàn)場(chǎng)施工人員來(lái)分析，人員流動(dòng)量相對(duì)較大，所掌握的技術(shù)也具有難度，難以保障施工質(zhì)量。但是裝配式建筑施工為工程化生產(chǎn)，可確保構(gòu)件質(zhì)量。在此基礎(chǔ)之上，僅需確保組合拼裝質(zhì)量，規(guī)避了現(xiàn)澆建筑施工階段所發(fā)生的各類問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，時(shí)代發(fā)展過(guò)快會(huì)給傳統(tǒng)行業(yè)造成較大的影響，建筑行業(yè)要想避免被快速發(fā)展的時(shí)代所淘汰，應(yīng)當(dāng)加速改革、創(chuàng)新工作。裝配式建筑是一種新型的建造模式，要想不被建筑行業(yè)邊緣化，就必須解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造中存在的問(wèn)題，比如施工成本過(guò)高、結(jié)構(gòu)體系不統(tǒng)一、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不一致等。解決上述弊端問(wèn)題的有效策略有深入分析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，掌握影響裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素，有針對(duì)性地籌劃并建立統(tǒng)一的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)等。只有同時(shí)進(jìn)行多元化措施，才能在提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)整體性能和質(zhì)量的前提下節(jié)約投入成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，早日實(shí)現(xiàn)綠色建筑、綠色建造的目標(biāo)。