聶振輝

大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧大連 116000

裝配式建筑借助建筑生產(chǎn)制造工業(yè)的優(yōu)勢(shì)，將提前生產(chǎn)的建筑構(gòu)件在進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行裝配，能夠在極短的工作周期內(nèi)完成建筑施工，是建筑行業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。對(duì)裝配式建筑的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行分析，相關(guān)人員能夠更好地掌握裝配式建筑技術(shù)，使我國的建筑行業(yè)能夠得到更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

1 基本概述

在當(dāng)前的建筑行業(yè)發(fā)展階段中，我國已經(jīng)大力開展對(duì)裝配式建筑的倡導(dǎo)和推廣工作，使裝配式建筑能夠投入廣泛應(yīng)用中，住宅小區(qū)、辦公建筑、商業(yè)建筑、工業(yè)建筑等建筑的施工可以采用裝配式建筑模式，使裝配式建筑能夠融入我國的建筑行業(yè)，與我國的建筑市場(chǎng)相融合，在推動(dòng)裝配式建筑在國內(nèi)發(fā)展的同時(shí)，也推動(dòng)裝配式建筑技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑在我國建筑市場(chǎng)中實(shí)用性和技術(shù)性方面的共同提高。

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)作為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的主要表現(xiàn)形式，具有預(yù)制和現(xiàn)澆相結(jié)合的模式，裝配整體式結(jié)構(gòu)是我國裝配式建筑的主要發(fā)展方向，國內(nèi)多家企業(yè)的裝配式技術(shù)應(yīng)用也符合這個(gè)趨勢(shì)。例如，長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大地產(chǎn)集團(tuán)在對(duì)裝配式建筑技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究時(shí)，就通過對(duì)日本工法的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，結(jié)合我國的建筑市場(chǎng)情況，逐步發(fā)展為香港工法的實(shí)際應(yīng)用，并且仍在不斷積累和發(fā)展，將更加體現(xiàn)出我國裝配式建筑的特點(diǎn)。其中日本工法也被稱為后安裝法，是在房屋主體結(jié)構(gòu)全部完成的基礎(chǔ)之上，將預(yù)制的混凝土構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝[1]。

2 裝配式建筑設(shè)計(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

本文以某橡塑制品廠項(xiàng)目為例，該建筑為地上五層和地下一層的結(jié)構(gòu)，其中地下一層為車庫，采用8.4m×8.4m 的標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)達(dá)到車位的合理設(shè)置，根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)規(guī)定書中裝配率40% 的要求，通過模型計(jì)算后采用地下一層與地上一層現(xiàn)澆、地上二層到五層裝配的設(shè)計(jì)模式。其中以墻體、樓板、柱和梁等構(gòu)件為可預(yù)制構(gòu)件，具體是否采用預(yù)制構(gòu)件的方式還需要根據(jù)實(shí)際的建筑情況進(jìn)行充分分析。

2.1 預(yù)制結(jié)構(gòu)梁設(shè)計(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

預(yù)制結(jié)構(gòu)梁主要包括交叉梁和單向梁兩種結(jié)構(gòu)。其中交叉梁也被稱為十字梁、井字梁和格形梁，主要是在同一個(gè)平面內(nèi)，由相互正交和斜交的梁所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，具有應(yīng)力分布均勻的優(yōu)勢(shì)，通常在中、大跨度的建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用得最為廣泛[2]。單向梁就是單向放置的結(jié)構(gòu)梁，由于只是在同一個(gè)方向受力，因此在應(yīng)力分布方面具有較大的不均勻性，更適用于跨度較小的建筑設(shè)計(jì)。在該項(xiàng)目中采用了大量的8.4m柱網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有大型跨度結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，因此需要采用交叉梁結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)可以拆分成均勻的四個(gè)部分，每個(gè)部分為4.2m×4.2m的尺寸，雖然這種拆分形式具有一定的合理性，但在實(shí)際的工程中會(huì)產(chǎn)生不利于施工的問題。例如，4.2m×4.2m的拆分板尺寸比普通貨運(yùn)汽車2.0-2.5m的寬度大，進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)就只能采用立在車廂內(nèi)的方式，但在拆分板的兩端還有連接梁體的鋼筋部分，將拆分板立起來擺放時(shí)，就會(huì)造成鋼筋端受力過大的情況，容易造成鋼筋端的變形問題。因此出于運(yùn)輸和裝配的實(shí)際考量，需要將拆分板的尺寸進(jìn)一步縮小，比如將樓板拆分為2.1-4.2m的8塊，滿足安全運(yùn)輸?shù)囊?。但由于拆分板的?shù)量較多、尺寸較小，在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和安裝時(shí)，會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本，影響工作效率。在對(duì)樓板進(jìn)行深度分析后，可以采用單向梁的方式，只需要將樓板拆分為2.8-8.4m的3塊，同樣能夠滿足樓板的荷載需求，既滿足安全運(yùn)輸?shù)男枨?，又降低預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)和安裝方面的成本需求。因此，對(duì)于預(yù)制結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計(jì)分析，不僅要充分考慮樓板的承載力，還需要對(duì)拆分的合理性進(jìn)行綜合考慮。

2.2 預(yù)制疊合樓板設(shè)計(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

預(yù)制疊合樓板設(shè)計(jì)中包含下層預(yù)制板和上層現(xiàn)澆板兩個(gè)結(jié)構(gòu)，在預(yù)制板結(jié)構(gòu)中，需要設(shè)有凸出的連接筋部分，能夠與上層現(xiàn)澆板的部分進(jìn)行很好的連接。在該項(xiàng)目中，樓板的厚度需求為120mm，根據(jù)裝飾規(guī)范中60mm的最小預(yù)制板厚度要求，可以將預(yù)制板和現(xiàn)澆板部分的厚度同時(shí)設(shè)置為60mm。但在與生產(chǎn)廠家實(shí)際的溝通過程中，在現(xiàn)澆板的60mm厚度部分還需要進(jìn)行8mm厚度的雙向三級(jí)鋼和20mm直徑厚度的PVC電線管設(shè)置，導(dǎo)致現(xiàn)澆板的上下保護(hù)層厚度各剩12mm，無法達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的20mm以上保護(hù)層厚度要求。經(jīng)過進(jìn)一步設(shè)計(jì)商討之后，將現(xiàn)澆板厚度調(diào)整為70mm，也就是采用預(yù)制板厚度60mm和現(xiàn)澆板厚度70mm的組合作為疊合樓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于現(xiàn)澆板增加的10mm厚度，可以計(jì)算在建筑面層荷載中。在該項(xiàng)目中以50mm作為建筑面層預(yù)留厚度，以粘貼面磚作為面層設(shè)計(jì)，30mm為實(shí)際粘貼面磚的厚度，剩余的15mm正好可以作為現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)增加的10mm厚度補(bǔ)充[3]。因此對(duì)于預(yù)制疊合樓板的設(shè)計(jì)分析，要充分考慮到澆筑樓板中鋼筋和設(shè)備管線的埋入厚度，以及保護(hù)層的厚度要求。

2.3 預(yù)制柱設(shè)計(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

以多層建筑結(jié)構(gòu)工程來講，需要充分考慮到柱子界面預(yù)應(yīng)力承受的不同，采用下面大和上面小的方式進(jìn)行柱子界面設(shè)計(jì)，也就是變截面設(shè)計(jì)，比如800mm×800mm為地下柱子截面設(shè)計(jì)尺寸，750mm×750mm為一層和二層柱子截面設(shè)計(jì)尺寸，700mm×700mm為三層柱子截面設(shè)計(jì)尺寸，650mm×650mm為五層柱子截面設(shè)計(jì)尺寸。但經(jīng)過對(duì)廠家出具的深化拆分圖進(jìn)行分析后能夠發(fā)現(xiàn)，柱子變截面過多，無法發(fā)揮出大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)和效率優(yōu)勢(shì)，因此需要在滿足結(jié)構(gòu)荷載需求的基礎(chǔ)上，減少柱子變截面，最終將地上二層至六層柱子的變截面尺寸設(shè)計(jì)減少為兩種。因此，預(yù)制柱的選擇不僅要滿足結(jié)構(gòu)荷載的需求，還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和靈活多變的調(diào)整，減少柱子變截面的設(shè)計(jì)有利于工廠的批量生產(chǎn)，使裝配式建筑能夠有效降低經(jīng)濟(jì)和效率等方面的成本[4-5]。

3 結(jié)語

綜上，裝配式建筑設(shè)計(jì)要充分利用裝配式的優(yōu)勢(shì)，也要適當(dāng)結(jié)合現(xiàn)澆等方式的優(yōu)勢(shì)，通過靈活的設(shè)計(jì)促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展和應(yīng)用。同時(shí)，要不斷總結(jié)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，使裝配式建筑的應(yīng)用和發(fā)展水平能夠不斷提高，在未來形成效率更高、成本更低的建筑模式。