李剛

（太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西太原030024）

裝配式建筑具有施工便捷，現(xiàn)場(chǎng)施工量相對(duì)較少的特點(diǎn)，因此其建設(shè)效率較快而且建設(shè)成本顯著降低，在這種情況下整體裝配式建筑曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)。但從彼時(shí)建設(shè)質(zhì)量上來(lái)看，其整體質(zhì)量水平比較差，究其原因主要包含三個(gè)方面：①設(shè)計(jì)水平有限，因此預(yù)制件達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；②預(yù)制件加工生產(chǎn)質(zhì)量不高，因此預(yù)制件生產(chǎn)精度也不高，直接影響建設(shè)質(zhì)量；③由于裝配式建筑施工水平不高，在施工過(guò)程中往往存在連接方面的問(wèn)題。不過(guò)，隨著我國(guó)整體建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，具有顯著建設(shè)優(yōu)勢(shì)的裝配式建筑重新受到重視，裝配式建筑因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具備高質(zhì)、高效、高度環(huán)保等建設(shè)優(yōu)勢(shì)，本文將以整體裝配式建筑特點(diǎn)入手，分析該類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 整體裝配式建筑的特點(diǎn)分析

1.1 節(jié)約建設(shè)材料

相比傳統(tǒng)建筑工程的形式，整體裝配式建筑在建設(shè)過(guò)程中節(jié)約了大量建設(shè)材料，這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)建筑工程企業(yè)工程量主要集中于施工階段，而在這一過(guò)程中整體管控難度相對(duì)較大，很多施工材料在施工過(guò)程中沒(méi)有得到充分利用，加上各種余料無(wú)法進(jìn)行有效利用，導(dǎo)致在施工過(guò)程中浪費(fèi)材料的情況比較嚴(yán)重。而裝配式建筑工程，其主要構(gòu)件均在工廠內(nèi)進(jìn)行加工，設(shè)計(jì)精度和加工精度都相對(duì)較高，在進(jìn)行預(yù)制件生產(chǎn)過(guò)程中能夠很好地把控材料消耗量，所以整體裝配式建筑工程具有節(jié)約建設(shè)材料、降低整體建設(shè)成本的重要優(yōu)勢(shì)[1]。

1.2 施工便捷

相比傳統(tǒng)建筑工程，整體裝配式建筑工程在施工建設(shè)過(guò)程中便捷性更高，因?yàn)檠b配式建筑工程大量使用預(yù)制構(gòu)件，相應(yīng)的材料部件在工廠中加工生產(chǎn)，通過(guò)運(yùn)輸車輛直接將成型的預(yù)制構(gòu)件送至施工現(xiàn)場(chǎng)，在施工現(xiàn)場(chǎng)主要進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的連接和組合工作，其余施工量相對(duì)較少。在這樣的施工特性下，施工效率必然大大提升，而且在裝配式建筑工程施工過(guò)程中，其施工管理更加便捷，管理人員遵照裝配式建筑工程施工流程和相關(guān)技術(shù)，可有效把控施工步驟以及施工質(zhì)量，而施工工人在進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，由于施工步驟相對(duì)較少，工程量也相對(duì)較少，因此更能專注于質(zhì)量把控，施工難度也大大降低，因此裝配式建筑工程更具施工便捷性[2]。

1.3 環(huán)保性強(qiáng)

整體裝配式建筑工程環(huán)保性強(qiáng)的特點(diǎn)主要取決于以下幾個(gè)方面：①在進(jìn)行施工作業(yè)的過(guò)程中，大量使用預(yù)制構(gòu)件，因此大大減少施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工作業(yè)的工程量，這有效降低了施工現(xiàn)場(chǎng)的聲光以及揚(yáng)塵污染；②裝配式建筑工程，節(jié)約大量建筑材料，降低了建筑工程的整體資源消耗，這也凸顯了其在環(huán)保的特性；③裝配式建筑工程不僅施工便捷，建設(shè)效率高，而且在面臨建筑物拆除的過(guò)程中，相比傳統(tǒng)一體式建筑，裝配式建筑工程拆除更方便，資源回收也更加便捷。這些都凸顯了裝配式建筑工程在環(huán)保方面的重要優(yōu)勢(shì)。

2 整體裝配式建筑設(shè)計(jì)思路

整體裝配式建筑工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先是凹凸槽連接和螺栓連接兩種裝配式建筑工程最為重要的連接方式。在預(yù)制構(gòu)件裝配連接上，凹凸槽連接主要負(fù)責(zé)墻體上下的連接工作，利用凹槽和凸槽相扣合的形式來(lái)保障其水平方向的穩(wěn)固性，其抗震性能以及抗剪力性能都相對(duì)較好[3]。而螺栓連接主要采用高強(qiáng)螺栓，在連接的過(guò)程中不僅可以起到水平方向的連接作用，同時(shí)也可根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)打孔入栓的形式來(lái)進(jìn)行豎直方向的螺栓連接。目前雙墻連接和單墻連接都比較常見(jiàn)，二者之間的差異在于凹凸槽的數(shù)量，雙墻連接需要雙凹凸槽進(jìn)行結(jié)合；而單墻連接，則采取單凹凸槽連接的方式，當(dāng)然二者之間在預(yù)埋鐵件和高強(qiáng)螺栓長(zhǎng)度以及剛性選擇上也有較大差異。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中還要考慮每片預(yù)制墻板能夠在建筑整體中提供的結(jié)構(gòu)剛性。一般來(lái)講即使是相同的預(yù)制墻體，其在裝配完成后，在整體結(jié)構(gòu)中的剛性提供能力也不盡相同，因此需要在設(shè)計(jì)之中更加重視墻體剛性提供能力的分析，保障建筑整體剛性，通常在計(jì)算過(guò)程中采取剪力墻體系進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，如圖1所示。

圖1 預(yù)制件類型繁多具有一定設(shè)計(jì)難度

3 整體裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 立面以及平面設(shè)計(jì)

整體裝配式建筑工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中立面和平面設(shè)計(jì)都是其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，而這其中平面設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因而在設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮空間及功能等相關(guān)因素，先做好平面設(shè)計(jì)工作、設(shè)計(jì)功能以及實(shí)際需求、平衡構(gòu)件尺寸以及空間大小。不同建筑工程及內(nèi)部空間設(shè)計(jì)要采取不同原則，科學(xué)平衡建筑內(nèi)各空間結(jié)構(gòu)大小。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用數(shù)字化可視設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行平面及立面設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遵照標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化的原則動(dòng)態(tài)上傳設(shè)計(jì)信息并形成平面模型及三維模型[4]。設(shè)計(jì)過(guò)程中還要考慮合理的建筑平面布局方式，設(shè)計(jì)之初就要詳細(xì)分析場(chǎng)地施工技術(shù)等相關(guān)情況，保障相關(guān)設(shè)計(jì)之下預(yù)制件生產(chǎn)質(zhì)量能夠達(dá)標(biāo)。平面及立面設(shè)計(jì)過(guò)程中，既要考慮實(shí)際建設(shè)需求，同時(shí)也要通過(guò)良好的設(shè)計(jì)思維來(lái)降低施工作業(yè)難度。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件

在進(jìn)行裝配式建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)提升預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中所有預(yù)制構(gòu)件均應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中降低整體生產(chǎn)難度，尤其要注意盡量減少?gòu)?fù)雜構(gòu)件的應(yīng)用量。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)裝配式建筑工程預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量來(lái)看，部分預(yù)制構(gòu)件仍不能保障其精度，在這種情況下就要考慮施工過(guò)程中可能存在裝配施工和現(xiàn)澆施工相結(jié)合的情況，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮到不同施工方式的接合性。而且在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，除注意預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化之外，還要注意保障構(gòu)件上的功能點(diǎn)能夠很好地滿足業(yè)主設(shè)計(jì)需求，采取個(gè)性化設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)水平。最后要注意在設(shè)計(jì)中保持門窗、洞口、樓梯口等相關(guān)開(kāi)口部位工整，豎直方向要對(duì)齊。

3.3 裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是不同預(yù)制構(gòu)件連接之處，也是裝配式建筑工程整體建設(shè)水平的重要影響因素，在進(jìn)行這一部分的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注意明確建筑所處區(qū)域的地質(zhì)情況以及建筑功能等相關(guān)因素，在結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中分析此處的承重以及剪力情況。注意應(yīng)力傳遞能力是否滿足整體受力狀態(tài)，如果存在參數(shù)方面的異常問(wèn)題，則一定要注意根據(jù)國(guó)標(biāo)要求重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。在連接形式方面采取增多高強(qiáng)螺栓等形式滿足應(yīng)力傳遞要求，從多角度提升工程整體剛性同時(shí)注意結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的延展能力。要在設(shè)計(jì)過(guò)程中保障結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的技術(shù)內(nèi)容能夠在實(shí)際施工中切實(shí)落實(shí)，這樣才能有效提升整體建設(shè)質(zhì)量[5]。

3.4 結(jié)構(gòu)技術(shù)體系

在設(shè)計(jì)過(guò)程中明確具體的結(jié)構(gòu)體系是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。從目前裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系上來(lái)看，比較常見(jiàn)的體系分為以下三類：①剪力墻結(jié)構(gòu)，這也是最常見(jiàn)的一種裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)體系，部分工程雖然不完全是剪力墻結(jié)構(gòu)但是從整體上來(lái)看，剪力墻結(jié)構(gòu)比重大，因此依然屬于剪力墻結(jié)構(gòu)范疇。當(dāng)前裝配式建筑工程中采用平面式剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的不在少數(shù)；②疊合剪力墻，這是一種采用兩層桁架鋼筋作為預(yù)制墻板的結(jié)構(gòu)體系，在預(yù)制件生產(chǎn)過(guò)程中兩層墻板之間有鋼筋網(wǎng)支撐，后續(xù)向中間澆筑混凝土。該結(jié)構(gòu)體系具有設(shè)計(jì)難度低、生產(chǎn)效率高、整體性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)剛性良好的優(yōu)勢(shì)；③整體框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)體系在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，如圖2所示。

圖2 疊合剪力墻結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

整體裝配式建筑工程在現(xiàn)代化建筑技術(shù)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)重要地位，其整體優(yōu)勢(shì)恰好符合當(dāng)前我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展方向，因此應(yīng)更加重視該類型的建筑工程技術(shù)研討，進(jìn)一步提升我國(guó)整體建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。