装配式住宅结构设计与施工研究

蔡景书

【摘要】本次研究以住宅建筑作为主题，选取与现代住宅建筑施工方式密切相关的装配式住宅作为研究对象，重点探讨装配式住宅结构设计与施工问题。具体论述中先从设计的角度对装配式住宅结构设计理念、设计原则等进行了一般性概述;然后从结构构架的角度对其结构设计进行了具体分析，最后结合施工实践经验对其中的施工要点进行归纳说明。

【关键词】装配式住宅;结构设计;施工;研究

现阶段，在建筑产品的生产制造方面，为了提升生产效率，发明了新型的装配式施工方案。在这种施工方式下，建筑产品本身也会因其装配需求而发生一些改变。以住宅建筑为例，在应用装配方式进行施工建设时，就要求在结构设计与施工工艺，以及施工流程等各个方面，进行一些革新，使其适应施工要求。下面以此为出发点对主题做出全面讨论。

1、装配式住宅结构设计概述

1.1设计理念

装配式住宅结构设计原理，主要是根据工业化思维，将建筑产品的生产流程进行了分工处理，从而形成了整体施工与局部施工两大施工部分，然后，再按照整体与部分之间的关系原理，借助资源匹配方式实现的新型建筑施工方式。因此，在设计理念方面，它主要运用了“分工理念”、“合作理念”;而在设计理念的实用性层面，它集中体现了结构特征，因而表达了现代工业特征的简约理念，以及现代建筑产品设计的模块理念。

1.2设计原则

设计原则是根据所需要设计建筑产品的类型所决定，也就是说，什么样的建筑类型，就要求预设与其建设标准相一致的原则。比如，以住宅建筑为例，采用装配式住宅结构设计方案，就要在整体上突出结构原则;而在预制方面则要求显示整体性原则;装配方面则必须满足匹配性原则。从整体上对装配式住宅结构设计原则进行归纳，可以概括为结构合理原则、整体有效原则、匹配适度原则。除此之外，最主要的设计原则就是以结构为主导的预制构件的组合原则与拆分原则。

2、装配式住宅结构设计分析

现阶段，我国在住宅建筑装配式结构设计中，会根据其构成要素进行结构合理化设计。以当前的主要构成要素分析，就是各类预制构件。比如，通常的预制构件若采用钢筋混凝土技术，则需要预制钢筋混凝土构成，从常规的使用情况观察，如预制外墙板构件就属此类。为了更好的进行分析，下面通常一个例子进行说明。

2.1工程概况

某住宅建筑工程总面积284654平方米，楼层共有22层，其中，1层到22层为装配式结构设计，采用装配式混凝土剪力墙结构完成施工。其中的预制构件相对复杂，具体包括了外墙板、叠合楼板、楼梯、阳台板等各个构件的预制。

2.2预制构件

以预制外墙板构建为例，选用钢筋混凝土施工技术，在剪力墙结构装配整体建筑中，借助土墙板先墙体全部连接成一个完整的整体;然后，在水平方向选择预留锚固筋现浇段连接方式、在垂直方向选择钢筋套筒灌浆连接方式、在墙体现浇带方向选择后浇带灌浆连接方式。以预制叠合楼板为例，预制主要在地面完成，先按照结构设计要求，对其需要预制的楼板数量进行统计，然后依据结构设计标准要求，明确其性能与承载负荷之后，采用木板支壳法进行楼板模型搭建，然后选择与之匹配的钢筋进行水平方向与垂直方面的交叉布筋;完成后检验其分布情况，再进行混凝土浇筑。楼梯与阳台板构件的预制与此方法相同，只是在形状模型搭建方面存在外在形式差异。

2.3装配建模

在该工程中，由于楼层较多，因此为了预制构件数量与装配率的合理化与具体化。由于现代化的装配式住宅结构设计与施工应用在整体上存在一致性，因此，为了装配的安全与高效，一般会采用计算机软件进行建模统计。比如，在本次设计及实践应用中，就先采用了装BIM软件，利用其中的Bentely建模方式，对配装户型装配率进行统计分析。比如，以墙体装配率为例，在具体的建模分析中，要求先对其现浇体积、预制墙体体积的数据进行统计，然后将其录入系统之中，这样就可以将数据直接转化成体积统计图。再如，楼板装配率的计算，主要是结构与分布为主要要素，然后，在拆分原则的基础上，进行面积计算，其它的预制构件计算方式基本相同，均是采用多线段圈出面积即可。建模完成后，即可以按照主体结构，即对本工程，共计105户进行竖向构件、水平构件、围护墙和内卫墙，以及装修和设备管线等进行数据分析，并用3D技术模拟装配。确定符合此次施工设计方案预定的各项标准参数后，在模拟评估复检有效的前提下，开展装配式施工。

3、装配式住宅施工要点分析

首先，装配式住宅结构设计属于系统性工程，而在施工时要求采用模块连接的方式完成施工。因此，在实际施工中基本上采用吊装方式，要求在吊装时做好现场施工管理。具体而言，就是在总体上要有在线施工监测与在线指导，并使在线管理与现场施工管理统一协调。比如，在外墙板预制构件的装配施工时，就要求先对各个方面的装配模型进行检验，合格后，按照施工要求进行现场浇筑。对于需要吊装设备进行吊装连接的部分，则要求现场技术人员，先对其中的连接点进行规划，并向安装人员提明其位置，然后，预制构件吊装到位后，由施工人员进行相应的位置移动与确定，并进行固定。若是现浇式装配，则要求对于预制件与现浇面先进行一系列的处理，因为新旧接合部分的第三面区，会存在一系列的混凝土物理性能差异，从而导致开裂问题。通常在第三面区，先进行接合面打磨、湿润，然后，再利用接触面常规黏合剂进行涂抹处理，完成后在进行新旧混凝土构件的连接，连接完成后进行现场浇筑连接，确保施工的安全性。其中，楼梯构件、阳台构件、楼板构件的连接，主要采用钢筋布筋，混凝土现浇方式连接。

结语：

装配式建筑施工方案，既有方法的属性，也体现管理的特点。因此，在住宅建筑工程项目中，要采用此方案，就需要从实际出发，先从结构设计的层面对其进行整体上的设计，然后，結合装配方案构成的各个环节，选取与之相匹配的要素，增加对施工环节技术要点的把握，这样可以更好的将它纳入到一个整体的住宅建筑施工生产之中，有利于整体上实现由设计到施工，再到质量验收环环相扣的施工体系，从而提升施工安全质量控制。

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