深圳市建筑设计研究总院有限公司
摘要：随着我国建筑工业化转型发展，装配式建筑也得到了广泛应用。和传统建筑相比，装配式建筑对质量的要求更加严格苛刻，而且有利于工程管理，节约环保，是未来建筑行业发展的趋势。本文根据多年工作实践，对装配式建筑结构设计要点进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：装配式建筑；结构设计；要点；
一、装配式建筑的特点
装配式建筑与传统框架剪力墙结构建造方式相比，其具有以下优点及特点：（1）节能。综合能耗低，建造过程节能，墙体高效保温，门窗密闭节能，使用新能源及节能型产品；（2）节水。现场干法装配，区别于传统泥瓦匠施工模式的“干法造房”，大量节约施工用水；（3）节材。采取工厂规模化生产，质量、精度可控，最大限度减少材料损耗；（4）节地。更小面积实现同等功能，提高土地利用率；在节时方面，工业化大幅提高劳动生产率，进度可控，与传统建筑方式比，只需其1/3周期；（5）环保。减少了现场作业，无粉尘、噪音、污水污染，无二次装修大量建筑垃圾污染；每百平方米建设面积可减少约五吨建筑垃圾产生。
二、装配式建筑发展前景
（一）推动城市化建设。预制装配式建筑的建设周期可以满足城市化进程不断加快的步伐，在一定程度上对城市化起到促进作用。之所以这么说是因为预制装配式建筑建设过程中，主体部件在工厂批量化生产，现场施工同时进行，工程建设速度将大大提高，缩短了建设周期，可以满足城市化进程中，居民的居住需要，有利于推动城市化建设的进程。
（二）保障工程质量。受科学技术、经济的双重影响，建筑行业有很大程度的进步与发展，但这一也改变不了建筑工程频频出现质量问题的情况。为了建造居住者满意的建筑物，建设单位更加注重建筑功能、造型等方面的设计与施工，但这其中可能隐藏着一定质量隐患。所以，良好的发展预制装配式建筑，利于保障建筑工程的质量。
（三）节能环保。建筑业是我国目前最为消耗能源的行业之一，耗能量占到全国能源总消耗量的三分之一，但是其中对资源的有效利用率却并不理想，造成了大量的资源浪费。但良好的应用与发展预制装配式建筑，将大大降低环境污染和资源浪费现象的发展。之所以这么说是因为在预支装配式建筑建设之中，对施工材料的控制较为严格，同时工厂中进行构件的生产可以有效的控制污染源，很大程度上减少粉尘、噪声等污染的排放，有利于实现节能环保的目的。
三、装配式建筑结构设计要点的分析
装配式建筑结构设计要点主要表现为：（1）合理规划。装配式建筑结构设计时，首先需要对其进行合理规划，从而满足用户的采光及通风等要求，并且在保证施工经济性的前提下，还需要使整个住宅建筑装配式建筑结构具有更加安全、稳定的性能。（2）结构计算：预制构件的建筑物的结构设计原则上全部采用与适用十现浇钢筋混凝土构件相同的设计荷载及计算方法。需要特别注意的是：装配式混凝土结构由十装配缝、叠合楼板等的使用，使得结构整体刚度比现浇结构要小，结构计算时应尽可能考虑。例如：对于预制叠合楼板应根据具体情况分析楼板刚性假定是否成立，楼面梁计算刚度不可再考虑楼板的翼缘作用等等。另外由于装配式剪力墙结构存在墙板间接缝影响，且计算中无法考虑，位移角也需按规程从严控制。
（3）预制件设计要点。由于预制构件是整个住宅建筑的施工重点，其生产的规范性和合理性直接决定着整个住宅建筑的施工质量和施工效益。因此，在实施预制构件的生产之前，需要严格地遵循模数化和标准化的要求进行装配式构件的设计工作，这样能够给装配式构件的生产提供有效的参数，最终以确保整个装配式构件生产及其后期施工、维护工作的更好进行。（4）构件连接设计：连接设计是装配式结构设计的核心技术，合理的连接节点及其构造措施，是实现结构招体性、延性、承载力和耐久性的关键。主要的连接包括梁端接缝、柱顶底接缝、剪力墙的竖向接缝和水平接缝等。接缝处的压力通过混凝土、灌浆料传递；拉力由钢筋连接传递；剪力由混凝土、键槽和摩擦力传递。其中拉力和剪力的传递方式是连接设计的重点。连接构造设计应保证结构的传力途径和变形与计算假定相同。如果由于生成、施工原因导致的偏差，需在结构计算阶段提前考虑，并对计算结果进行调整。例如：采用预制外墙板时，窗洞上下部位如采用钢筋混凝土，需考虑外墙板对整体结构刚度的影响，结构计算时可按双连梁考虑也可采取设缝等构造措施，使窗间墙与主体结构脱开。钢筋的连接方式常用的有钢筋套管灌浆连接、约束浆锚搭接连接、波纹管浆锚搭接连接等。竖向构件的钢筋连接宜采用套管灌浆连接、约束浆锚搭接连接；水平构件可根据不同部位，分别采用焊接、机械连接或套筒灌浆连接。钢筋套管灌浆连接的灌浆料需有较高的抗压强度，灌浆套筒应具有较大的刚度和较小的变形。约束浆锚搭接连接还要求搭接的钢筋间距较大。结构连接设计时，需考虑接缝位置能够切实有效传递内力。故需与设备、装修等专业提前沟通，剪力墙内内不宜设置设备管线，确需设置时，应避开边缘构件，预制柱内则不应设置设备管线。（5）装配式建筑立面设计。第一、拆分设计。装配式建筑立面设计要根据平面功能的布局，采用单元式拆分设计对外墙板和阳台等构件进行拆分。但是要注意的是，对工厂制作工艺难度较大的预制构件，最好不要强行拆分。第二、预制外墙单元的拆分设计。预制外墙单元拆分要根据住宅的结构体系，墙板依据结构柱和剪力墙的边界来进行拆分。为了运输方便，可以以每一间预制墙板拆分，有时也可以将外墙和其他部位划为一个整体，对构件加以编号。第三、预制阳台拆分设计。预制阳台可以根据平面内楼板进行划分，与相邻开间的楼板以期划为一个整体。第四、标准构件的应用。随着建筑工业化水平的不断发展，非标准构件开始越来越多的使用。对标准构件进行造型处理和精细化设计，可以使立面效果更加美观。需要注意的是，在立面设计时，一般将同一元素规律性地重复布置，再对标准预制构件的造型和色彩处理，可以增强韵律美。第五、非标准构件的应用。在装配式住宅中的结构部分，比如梁柱、剪力墙、楼板等预制构件，一般固定常用，适合大批量生产。立面构件和内部装修一般采用非标准构件，需要小批量定制。（6）专业配合设计要点分析。由于装配式建筑结构需要在施工现场进行组装，为了确保其组装的质量及组装过程的顺利，还需要在进行装配式建筑结构设计过程中，各专业的人员进行有效配合与合作，这样能够保证对于装配式建筑结构构件的设计受力更加合理、规格尺寸更加符合以及整个连接施工更加方便快捷。
四、装配式建筑结构设计应用的分析
结合某装配式建筑结构工程为例，以下就装配式建筑结构设计的应用进行分析：
（一）严格结构体系的科学选择。通常装配式建筑采用与现浇等同的设计原则，结构体系及建造高度应符合规范要求。装配式建筑中的结构体系形式及其空间关系是否合理不仅直接影响建筑物安全，而且关系到能否达到建筑物预定的功能要求和能否取得合理的经济效益。某装配式建筑采用SP叠合板预制剪力墙结构体系，其连接构造较为简单、墙体可快速拼装到位、节省现场支撑、施工便捷；楼板具有较大跨度，可实现室内大空间，便于空间灵活分隔等优势。外墙采用预制反打面砖夹芯保温墙或彩色混凝土，内墙采用预制混凝土，楼盖为预制预应力SP叠合板，楼梯、阳台、雨篷采用预制混凝土。集外墙装饰、保温、门窗、结构于一体的预制混凝土夹心保温墙板作为外墙板，解决了门窗、墙体渗水，外保温、外饰面砖脱离等建筑质量通病，而且还实现了保温与结构的同寿命，充分体现了较高的体系集成度。
（二）装配式建筑结构设计的应用分析。某装配式建筑结构设计具体表现为：（1）户型组合设计分析。户型组合设计是装配式建筑结构计中最典型的设计手法，某装配式建筑的户型组合设计主要采用以下两种组合方式。单元定型组合通常采用固定结构单元模块组合或分解成一种或两种户型。将两个独立的单元户型组合成一个超大户型，分别打通中间的储藏空间使得其变成室内过道，减少一个厨房将其变为卧室，组合成一个可三代同居的大居室。以户为单位灵活划分空间的组合方式通常借用轻质隔墙二次划分空间，其承重墙体往往与分户墙的隔声、防火等功能相一致，因而大都采用与结构单元相一致的以“户”为组合单位进行组合，其局限性是户型面积变化的灵活性较小。卫生间、厨房等因楼板留洞等因素在结构单元内保持原位置，去掉原书房与客厅间的隔墙，将书房改为餐厅，中间用可移动电视机柜来隔断。实现真正意义上的大开间、可自由分隔的住宅理念，具有良好的降噪隔震效果，住宅舒适度大大提高。（2）某装配式建筑立面设计的分析。某装配式建筑的外形设计采用水平和垂直相结合的构图方式。住宅在水平构图上有预制外墙划分，窗户、阳台、女儿墙的划分，运用分隔缝做层间划分等。在垂直构图上运用外凸的预制构件作有规律的垂直重复，在平直的外立面上突出阳台组成一个小体部突出于外墙，使外立面变成一个一个由阳台构成的竖向体部划分成竖向段落。住宅细部是外形的重要组成部分，每个细部几乎都是住户要经常使用的构件，装配式住宅的外观受生产方式的制约更要注意细部处理的变化。某装配式建筑在细部处理上采用预制阳台、楼梯、雨篷、女儿墙等等。
五、结束语
随着科技的进步发展以及低碳环保概念的不断深入，现代建筑中的装配式建筑结构应用越来越广。并且装配式建筑是绿色建筑的具体体现，因此对装配式建筑结构设计及其应用进行分析具有重要意义。
参考文献
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