预制装配式建筑结构体系与设计研究

　　摘 要 预制装配式工程结构主要包括预制和装配两部分，这一施工方式的提出，对建筑业改革發展有着促进作用。传统建筑工程结构设计中，相对来讲步骤分散、工作量大，难以保证结构完整性和可靠性，而装配式结构的应用能有效解决上述问题，在提高工程进度和质量方面有着实际意义。对于建筑单位来讲，应充分考虑装配式建筑特点，并有方向性地优化施工手段，提高装配式结构施工应用价值。

　　关键词 预制装配式;建筑结构;设计研究

　　《居业》(月刊)创刊于2008年，由中国建筑材料工业规划研究院、山东省建筑材料工业协会主办。建筑材料工业科技刊物。

　　1 预制装配式结构体系应用重要性

　　预制装配式结构是指将结构构件制作从施工现场转移到车间来完成，装配式结构体系中的构件全部在车间内加工，之后将各个构件运输到施工场所进行安装。这一施工工艺是对传统方法的改进，有利于保障施工进度及质量，减少施工现场环境因素对工程结构稳定性的影响。根据预制装配式结构种类的不同，可将其分成装配式钢结构和装配式混凝土结构几种，能满足不同环节的结构施工要求，全面保障施工质量。例如，在装配式钢结构设计上，是指在车间将该结构体系需要的钢筋构件加工完成，之后运输到施工场地进行装配操作[1]。

　　2 预制装配式建筑结构体系分析

　　2.1 装配式结构的分类

　　我国最初利用的装配式建筑结构，主要是基于装配式结构的大板住宅建筑，建筑结构体系构件包括大型圆板、圆孔板及槽形板等，但是由于技术落后，导致这类建筑体系存在抗震能力薄弱和承载能力差的缺陷，已不适应现代建筑结构施工要求。目前建筑工程中运用的预制装配式结构种类进一步丰富，能针对不同功能的建筑物提供恰当的结构类型，其中城镇建筑大多具有低层和多层的特点，可优先选择轻钢和木质材料结合的装配式结构，以及轻钢和混凝土组成的结构体系，能很好应用在建筑施工中。为了保证建筑业长远发展，在施工中要加强环保意识，从装配式结构科学选择角度出发，缓解工程施工和环境破坏间的冲突，注重上述结构在建筑施工中的使用，以便实现建筑施工成本目标和质量目标。

　　2.2 装配式混凝土结构分析

　　装配式混凝土建筑结构，是指在工厂加工多个混凝土模块，运输至施工现场完成装配，这一结构相较于现浇混凝土结构来讲，在构件连接方面更加复杂，强调结构强度和刚度，能满足建筑项目运行中对混凝土结构抗震性能及防渗性能的要求。在采用装配式混凝土建筑结构施工方法时，要将施工重点放在构件连接上，需要不断改进连接技术，实现最终的结构体系构建目的。实践表明，当前一些高安全等级的建筑工程中，普遍选用装配式混凝土结构的方式，根据建筑施工实情，不断调整结构体系设计方案，能减轻施工强度，在统一标准下进行混凝土模块加工，强化结构性能。另外，还有学者提出装配式板柱结构体系，是指将建筑中运用的板柱由一整块划分成多个小块，共同组成板柱体系，方便板柱的运输和组装。在安装板柱体系时，需要借助斜撑确保结构体系可靠性，相对来讲组装工艺复杂，但是具有抗震能力好的优势，能和混凝土结构紧密连接形成新的结构体系，这一应用优点使其在建筑工程中取得了广泛应用。

　　2.3 结构体系划分

　　从装配式混凝土结构来说，可将其分成部分装配和全装配两类，在此基础上，针对构件连接节点进行细致划分，具体分为刚性连接、铰链连接、柔性连接和混合连接四种结构体系，确保各个结构类型，有助于装配式结构的推广和应用。其中混合连接结构在建筑工程中体现出明显应用优势，是综合物理性能及施工经济性等因素提出的结构体系，能保证混凝土建筑结构体系中各个构件的可靠连接。从装配式结构在建筑项目中的实际应用看，国外建筑施工中主要将该结构运用在楼板和屋面梁项目上，而国内建筑业主要采用装配式的混凝土建筑结构[2]。

　　3 预制装配式建筑结构体系的设计

　　3.1 装配式结构设计总方向

　　从建筑施工特点来看，装配式结构将是未来建筑行业发展重点，需要不断完善设计方法，以便加强设计效果。在结构体系设计方面，应主要考虑建筑工程节能要求和抗震要求的差异化，研发符合工程质量和性能要求的结构体系。另外，今后装配式结构设计还应考虑预制质量及效率，确保这一施工工艺全面推广，为工程建设提供技术支持。我国装配式结构体系是逐步优化的，遵循从低级到高级和由简单到复杂的发展思路，研发出适应不同规模和性能特点建筑项目的装配式结构，在优化现有装配式混凝土结构、板柱结构体系和框架结构体系的同时，发展新的装配式结构设计手段。对于建筑单位来讲，要明确装配结构上存在的不足，不断改进施工技术。同时为了保证构件加工质量，应将重点放在构件生产自动化和智能化的实现方面，将设计流程和加工标准信息导入加工系统中，能保障整个结构体系安全性。同时要创新构件连接手段，推动建筑工程结构施工不断发展。

　　3.2 预制装配式框架结构的设计

　　装配式框架结构在工程建设中有着一定应用优势，由于各个构件分开加工，具有方便运输、使用简单等优点，尤其在高层建筑施工中取得广泛应用，需要提高装配式建筑框架结构的设计水平，推动建筑行业改革进程。在构件组装环节，要做好叠合梁、叠合板制作准备工作，发挥其在结构体系中的作用，加强结构体系可靠性。在采取装配式建筑框架结构施工法时，全部构件在车间进行生产加工，之后在现场完成浇筑和连接操作。在结构体系良好设计上，应坚持施工质量的核心目标，主要注重以下结构设计问题：①结构体系应保持平整，在支撑构件设计上，需要保证这类构件具有强度、抗拉性能和承载力能力满足结构运用要求，能发挥支撑作用。同时要保证支柱结构间的轴线是平行的。②做好结构体系中构件连接部位的处理，合理选择焊接方法。

　　4 结束语

　　综上所述，在建筑结构设计中，要围绕结构稳定性和安全性的目标，有效设计结构体系，为整个建筑性能的实现奠定基础。其中预制装配式结构体系是目前建筑工程中较常用的结构设计方式，在优化工程结构设计上起到重要作用。装配式结构标志着我国建筑技术的先进性，需要将该结构体系在建筑工程中的有效运用作为建筑领域研究重点。

　　参考文献

　　[1] 赵辉.预制装配式建筑结构体系与设计[J].科学技术创新，2019，(14)：131-132.

　　[2] 姜雨时.探讨预制装配式建筑结构体系与设计[J].黑龙江交通科技，2019，42(02)：189-191.