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摘要:当前,国内外建筑行业对装配式建筑工程施工技术都正进行着深入研究,是适应市场经济和社会生产发展的必然趋势。装配式建筑是一种采用模块化设计、工厂化制造、现场车间式装配、机械化施工程度很高的新型建筑方式。建筑的主体结构体系与部品体系分离,使建筑具备结构耐久性,室内空间灵活性以及部品可更换性等特点,同时兼备PC构件工厂生产效率高,低能耗,高质量,受季节影响小,现场安装的施工速度快等优势。
关键词:预制装配式;建筑施工技术;应用
一、预制装配式建筑的起源和发展现状
装配式建筑的理念起源于欧洲,在20世纪初就开始引起人们的兴趣。人们提出传统的房屋建造工艺应当改革,应该由专业化的工程成批生产可供安装的构件,而不是把全部工艺过程都安排到施工现场完成。英、法、苏联等国首先作了尝试。1851年伦敦建成的用铁骨架嵌玻璃的水晶宫是世界上第一座大型装配式建筑。
我国建筑装配化思想形成于20世纪50年代,国内在借鉴前苏联和南斯拉夫的经验基础上,开始在全国建筑业推行标准化、工厂化、机械化,大力发展预制构件和预制装配建筑,提出了自己的建筑工业化之路。以预制混凝土构件为例,从20世纪70年代初到80年代中期,预制混凝土构件生产经历了大发展时期,但总体说来,那个时期我国的预制混凝土建造技术比较落后,一方面由于唐山地震中大量预制混凝土结构遭到破坏,使人们对预制结构的应用更加保守;另一方面,国内的预制混凝土构件存在着跨度小、承载力低、延性差、品种单一等诸多问题。这些也严重阻碍了预制混凝土结构在我国的发展。
而到了21世纪的今天,装配式建筑工艺的发展为多元化,技术不断成熟,近十多年来,预制混凝土结构得到了长足的发展,一方面预制混凝土结构的应用越来越广泛、研究更加深入;另一方面人们发现其潜力还待进一步挖掘,尤其材料工业的发展、加工机具的进步为其提供了很好的条件。比如,高性能配筋大大改进了预制构件的性能,纤维复合筋和环氧涂层钢筋等可以有效地提高结构的抗裂性和极限承载力,改善结构的耐久性。高性能混凝土在提高混凝土预制构件的耐久性方面也大有作为。同时我国的建筑机械行业也得到了巨大的发展,通过引进、消化、吸收,迅速缩小与国外先进水平的差距。随着市场需求的增加,现在的装配式建筑在室内功能的保证、建筑外观的设计、整体建筑的安全性能方面更是得到了大幅度的提升。预制混凝土结构在西欧、北美的应用相当广泛,在亚洲日本处于领先地位。在美国,预制混凝土结构发挥着其它体系无法替代的作用。
二、预制装配式建筑结构设计核心关键
结合国内预制装配式建筑结构的使用情况,文章主要对比例最大的两种结构体系,即剪力墙结构体系以及框架结构体系中的设计要点加以分析。
2.1预制装配式框架结构体系
框架结构因具备使用简单,运输方便以及质量较轻等优势在施工建设中得到广泛运用,且主要运用于对高层建筑的施工中,与当前建设方向相符。该结构中以预制叠合板与预制叠合梁最为关键,而上述两部分构件均在工厂直接制造而来,现场仅需要进行简单的浇筑与焊接。为保证施工质量,在设计中需注意以下几方面:(1)结构整体必须做到平整规则,对应内部支撑体系因具备足够强度与韧性,满足结构在使用过程中承载力要求。同时,各个梁柱的中轴线必须维持在同一水平面上;(2)采用刚接点对梁与柱间的交接部位进行处理,且框架基础必须满足强度、刚度与稳定性要求。所采用的混凝土强度等级应在C30以上;(3)需要对内部构件之间的焊接方式进行合理选择,结合构件所处环境以及承载力特点,对焊缝形式以施焊方式进行选择。针对承担剪力、弯矩以及扭矩等作用时,需要对承载力设计要求分开计算。
2.2预制装配式剪力墙结构体系
对于剪力墙的设计需要注意以下几点:(1)结合使用环境与条件,对纵横墙结构进行选择,并充分考虑外部动、静荷载对墙体的作用,确保墙体各方面力学性能满足正常使用的需求;(2)在横墙布置的过程中,针对两侧端部的山墙结构需要安置承重墙板。内墙则需要结合抗侧力构件承载力特点,对内力进行计算并布置合适的承重墙板以及填充墙板;(3)对于剪力墙间的连接部位,需要结合承受力特点进行构造设计。
三、预制装配式建筑施工技术应用
分析随着人们对于建筑施工质量要求的不断提高以及绿色建筑理念的普及,目前预制装配式建筑施工技术的应用逐渐增加,但是由于我国预制装配式建筑施工技术还不成熟,因此在应用时需要对现有的不足进行改良。
首先需要确保生产的建筑构件真正满足建筑施工需要,目前在预制装配式建筑施工的预制构件生产时,主要以通用结构体系为主,通用结构体系的建筑构件结构较为近似。而为了满足不同建筑施工工作的需要,在进行构件设计时要确保构件性能具备一定的弹性,即生产出的构件可以适应不同的环境。例如构件需要在恶劣的天气条件下保持结构的稳定,同时要确保高温及低温环境下的施工及使用要求,而当构建在不同环境的测试中出现了结构损坏,连接处出现了超过规定值的裂缝,这一构件便不能满足建筑施工需求。由于构件的连接处极易发生开裂、变形等问题,因此在构件生产过程中需要对连接处的结构进行强化,尤其是连接处的防渗能力要达到较高的水平,防止后期使用过程中由于渗水等问题影响结构的稳定。
预制构件除了要满足不同环境下的使用需求外,其还需要具备较强的抗震性能,这也是建筑安全的基础。首先预制构件应具备基础的抗震性能,在受到震动影响时不能出现结构的损坏,因此各构件的工作状态需要保持一定的弹性,而且需要强化连接处的结构强度,确保构件的抗震能力达到要求。而在日常使用过程中,建筑结构难免会出现小范围的损坏,而使用预制装配式建筑施工技术的建筑要确保构件在发生结构损伤时可以进行修复,从而避免损伤的不断扩大威胁整体建筑安全。
除了构件结构设计的优化,在预制构件生产设计时还要注重防水、消防结构的设计,使得构件可以完成对建筑日常功能的整合。在设计时设计人员需要结合建筑日后的使用实际、设计方案以及建筑周边的气候环境条件进行防水等结构的加装,在构件生产后也需要对其性能进行测试,确保其符合设计要求。同时防水、消防结构的设计要结合建筑设计进行整体设计,要确保不同构件可以形成一个有机的整体,确保建筑的整体质量。
四、结束语
住宅产业是发展循环经济、建设资源节约型社会的重要领域,必须通过技术创新,大力发展预制装配式建筑施工技术,走新型工业化的发展道路,转变当前粗放型的住宅建造方式,采用现代工业化的生产手段建造住宅。才能达到住宅建设的高效率、资源综合利用率高、环境负荷低的目标,实现住宅的高质量、高品质、全寿命。
结束语:
预制装配式建筑在建造模式、施工速度、工程质量以及可持续性等方面均有着传统结构体系无可比拟的优势。虽然装配式建筑还处于起步阶段,仍然面临着许多问题,如结构体系理论研究,配套部品的兼容性、制造成本、专业设计和施工人才缺乏以及国内技术规范的缺失等。但从长远来看,它符合建筑产业化生产和可持续发展的方向,将促进建筑领域生产方式的巨大变革。
参考文献:
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