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装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势探讨

时间:2022-03-15 10:06:24 所属分类:建筑科学 浏览量:

装配式建筑是一种模块化的作业方式,整个建筑工程的施工重点,在前期预制件的制作、节点的设计以及预制件的安装上。做好设计工作,是保证装配置建筑预制件制作符合标准要求的关键,更是决定整个建筑工程质量的重点。接下来将对装配式建筑的设计要点进行分析,同时探讨

  装配式建筑是一种模块化的作业方式,整个建筑工程的施工重点,在前期预制件的制作、节点的设计以及预制件的安装上。做好设计工作,是保证装配置建筑预制件制作符合标准要求的关键,更是决定整个建筑工程质量的重点。接下来将对装配式建筑的设计要点进行分析,同时探讨装配式建筑未来的发展前景。

装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势探讨

  1 装配建筑具有的特点

  1.1 施工便捷,简易模块化的作业方式,让装配式建筑能够大批量生产预制部件,应用到后续各个施工中,这种批量生产的难度低,在后续施工中,只需要将预制部件输送到施工现场进行组装即可。

  1.2 绿色环保装配式建筑的大量安装部件生产,都是在固定的车间完成的,这极大的降低了施工现场的垃圾污染,同时也避免了施工材料的大量浪费。这符合我国绿色发展的倡导,更有利于提升施工企业的经济效益。

  2 装配式建筑相关设计关键

  2.1 装配建筑的设计设计水平的高低是能够直接影响建筑施工质量和建筑功能发挥的。装配式建筑也不例外,必须要做好相关的设计工作。就装配式建筑的设计来讲,其包含前期方案以及技术的设计,后期的施工图纸拟定以及最终构件节点设计三方面。装配式建筑的设计需要考虑到结构的需要,来设计空间大小以及预制件形式、大小等。为了保证设计质量,需要在设计初期对建筑主体以及预制件进行模块计算,只有精确到建筑中的每一个部件,才能够更好的保障施工质量。

  (1)框架结构体系设计当前我国大部分的大型商场建设,都采用的装配式建筑结构。就商场本身来讲,框架式体系结构质地轻,且运输方便,在大型商场建设中应用广泛。尤其是高层框架,能够更好地展现装配式建筑结构的综合性能。在应用框架结构体系的装配式建筑时,大部分的部件都是在车间里生产加工的,像内外墙板、叠合板、空调板、阳台、预制梁等相关部件,都是在车间里完成的。加工完成后通过运输车辆,送至建筑工程施工现场,随后在现场完成现浇处理等下一步的施工步骤。为了更好地保障装配式建筑的承受能力符合标准要求,在框架结构体系设计中需要注意以下几点:首先,要对强度等级做好科学控制。针对预制柱混凝土进行设计时,要严格按照《混凝土强度检验评定标准》来确定强度等级,根据立方体抗压强度的标准值来进行确定,就现下的预制框架柱底来讲,其强度的等级最低也要达到 C30;其次,设计要遵循平面设计原则。梁柱中心线要保障竖向平面一致,同时纵向对齐;最后,要对预埋件进行科学设计。作为框架结构体系的装配式建筑,预埋件是其结构中的重要组成,实际设计工作中,要将不同位置的预埋件进行有效连接,这样才能够让剪力和受轴力能够保持稳定状态。

  (2)剪力墙结构体系设计第一,做好承重墙板的设计。在装配式剪力墙结构体系中,承重墙的作用至关重要,因为上部分楼层的重量需要它来支撑,承重墙的设计必须合理,大多数情况下在山墙的两侧,承重墙的质量关系到整个建筑的安全,必须重视。除此之外,还要提高内力计算的准确性,保证数据精准,并研究和设计对抗侧力;第二,把控好钢筋的直径与强度。预制构件之间良好的连接性是能够直接影响剪力墙结构体系整体性能的。所以在实际的设计工作中,可以通过提升构造可靠性和保障传力性能两方面开展。如果装配式建筑存在抗震能力差的问题,可以提升钢筋直径与强度两方面进行有效解决;第三,设计好现场吊装环境之间的联系。在剪力墙结构体系中,多采用的是分块设计。在这个设计过程中需要充分考虑房间构造以及拼接位置之间的关系,在对竖向接缝进行设计时,要注意要注意不能使用暗柱中,不能将多个构建应用到同一个建筑结构中。

  2.2 节点的设计上述对建筑的立面设计和预制构件的相关要求进行了简单的介绍,当然装配式建筑的设计还包括节点设计。良好的节点设计,能够让整个建筑结构更合理、稳定。接下来我们以点承式节点作为案例:点承式节点往往会通过螺栓、预埋件和连接件等部件来完成连接。就点承式节点设计来讲,有两点设计要求:

  (1)节点设计过程中,需要注意其承载能力和协同变形能力。防止装配式建筑受到外力影响出现变形,良好的节点设计可以通过结构弹性来有效化解建筑的微小形变,进一步保障装配式建筑的稳定性。

  (2)安装和施工的便捷性。装配式建筑由于其工业化程度高,对于安装的难易程度也是有一定的要求的。其预制板,横梁,等结构都是大规模模块化生产,然后在施工现场进行拼装。因此对于预埋件等固定位置有着严格的要求,而在施工的过程中难免存在偏差,因此,链接节点需要具有足够的容差性,方便现场施工。上述文中,笔者对点承式连接的设计进行了简单介绍,不难发现,这种连接方式的优势在于通过预埋件、角钢、螺丝等完成点承式连接,施工精准度高,但其缺陷在于施工技术难度大。

  (3)当装配式建筑主体受到外力影响出现形变后,主体结构之间的角钢、螺丝以及预埋件等构件能够通过其本身的刚性来缓解形变问题。这些结构通常采用钢材质,原因是钢材料承载能力强。但钢材料的柔性不足,在施工中,往往需要配合柔性缓冲结构,来向水平方向提供支撑力,譬如滑移槽,可以有效抵消变形造成的剪力。

  (4)装配式建筑十分工业化,因此必须严格要求安装的难易程度。装配式建筑的材料,比如横梁、预制板等都是由大规模生产出来,在施工现场进行拼装组合才能使用。为了避免在进行施工时存在误差,对工程造成影响,必须对预埋件等的放置位置进行严格控制和检查,所以,保证链接的地方容差性更有利于进行现场施工,从而保证施工质量。

  因此,基于以上出现的问题,本文注重介绍了一个新型连接节点,希望能给施工过程中提供一定参考。连接点的设计如图 1:该预制构件,具有内外两个套筒。在预埋件上事项固定好外套筒,使之与预制承载结构相连接。外套筒内预先刻印上螺纹,用来和内套筒相连接。然后把内套筒和连接板相连。以此来构建一个可以转动的连接节点。具体连接组合方式如图 2。节点详图如图 3 所示。

  2.3 预制件的安装装配式建筑在施工过程中,需要安装大量的预制件,预制构件的精准安装对于装配式建筑施工质量有积极作用。除了在建设过程中,要严格遵循行业相关规定,还要对误差进行有效控制。通常情况下,预制件安装的误差位置要小于 1MM。尤其是垂直作业,极易出现误差,应该做好严格的管控,避免因垂直偏差影响后续预制件的安装。当然预制件除了在安装过程中容易出现偏差,在现场浇筑中也要对预制件进行有效固定,避免因外力影响,造成预制件偏斜。

  总而言之,预制件的安装需要螺栓和预留孔洞的有效连接,要想更好地控制预制件的安装效果,必须要固定好连接点。

  3 装配式建筑在未来的发展前景

  3.1 国外发展将目光投向国外,应用装配式建筑最多的国家是日本和美国。日本受地理位置以及国情影响,多需要抗震性强,以及简易性高的建筑,所以日本大部分都是钢结构的装配建筑。最近这些年,人们研发出一种方法,就是在装配建筑进行施工时加入某种合成板子,需要不同条件的建筑都可以利用这种方式。美国的装配技术在世界中处于领先地位,大规模的生产出各种模块,在生活中都可以很容易买到,是装配的基础,有利于建筑事业的发展。

  3.2 国内发展前景在国内,我们国家人口数量庞大,地形多种多样,因此对建筑的要求会存在很多独特的地方,所以需要不断创新完善,我国的建筑行业也因此在近三十年间得到空前的进步。发展需要大规模生产,但是却会对环境造成严重污染,垃圾越来越多,所以,我国在发展建筑行业的过程中,也越来越重视节能环保的绿色发展理念。我国的装配建筑才刚开始发展起来,需要生产很多种构件,生产商无法统一成完整的链条,会影响施工的效率。人们根据多次建设的经验,发现了这个问题,并找到了方法,就是形成一条产业结构,将装配建筑上下游都整合在一起,并且在建筑的施工过程中融入这条产业结构,在未来,我国的装配建筑行业也一定会不断进步,发展的越来越好。

  结语

  就当前的建筑行业来讲,依旧存在机械化程度不高的弊端,同时在建设过程中,浪费大量的施工材料,建筑垃圾多。在这样的发展形势下,应用装配式建筑无疑是推动建筑行业发展的有效手段。同时装配式建筑也是推动我国绿色建筑发展的形式之一。而节点模型的应用,无异于在传统建筑和装备式建筑的竟备过程中,又提供了极大的安全保障。我们应当鼓励对于装备式建筑的研究,并严格对其施工过程进行管理,相信在未来装配式建筑会在当代建设浪潮中提供至关重要的帮助。

  参考文献

   [1] 徐海 . 装配式建筑发展分析及政策探讨 [J]. 住宅与房地产 ,2019(30):16.

  [2] 白冬梅 . 装配式建筑发展思考及建议 [J]. 住宅与房地产 ,2018(34):131.

  [3] 徐有明 . 实例探析装配式建筑结构设计与施工要点 [J]. 智能城市 ,2018,4(19):28-29.

  《装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势探讨》来源:《中国住宅设施》,作者:朱晔鹏 高云硕 王向军

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