预制装配式建筑结构体系与设计论文_彭辉阳,胡宇航

预制装配式建筑结构体系与设计论文_彭辉阳,胡宇航

武汉和创建筑工程设计有限公司 湖北武汉 430000

摘要:预制装配式建筑结构是当前建筑行业发展的主要方式,能使得建设施工以及工程总体质量上升至新的台阶。而在实际发展过程中依旧存在需要注意并不断完善的地方,需要持续对设计进行完善,并鼓励各个建设单位积极运用,才能促使该结构体系更好的服务于建筑行业。

关键词:预制装配式建筑;结构体系;设计

1.预制装配式建筑的概念

预制装配式建筑指的是组成建筑的主要构件大多是在工厂内加工完成,然后在施工现场采用可靠的连接方式对预制构件进行拼装成的一种新型建筑形式。常见的预制装配式建筑主要有预制装配式混凝土结构、预制装配式钢结构以及预制集装箱式房屋。其中,预制装配式混凝土结构又被称为装配整体式钢筋混凝土结构,其主要构件是预制的混凝土构件,首先在工厂进行预制生产,然后在施工现场进行装配连接,同时结合部分现浇混凝土而成;预制装配式钢结构的主要组成为钢柱和钢梁;预制集装箱式房屋,是以集装箱为基本组成单元,在工厂内的流水线上进行各个模块的预制建造生产,再运输到施工现场进行多种样式的拼接组合,并完成不同风格的内部装修。

2.预制装配式建筑结构的发展

2.1该建筑结构的主要来源

我国开始重视预制装配式建筑结构的时间相对较短。在 2013 年颁发的《绿色建筑行动方案》中明确指出,出于对环境保护及节约资源等多方面因素必须对工业化生产进行有效管理。同时表示,各个建筑施工单位都应大力推广预制装配式建筑结构,推动建筑施工技术的更新。通俗的说,所谓预制装配式建筑结构主要包括预制与装配两个环节。预制,即预先制作,要求结合建筑的构造要求在工厂内对原材料进行加工。而装配则是指,将工厂预先制作完成的各部分构件进行现场组装。总之,预制装配式建筑结构就是将传统的施工建设过程划分为两部分分开进行,预先对所需要的构件进行生产,施工现场仅需要完成简单的组装工作。该结构方式彻底改变了传统施工建设中周期长,质量缺乏保障及安全性低等问题。

2.2预制装配式建筑结构的实际使用

实际上在上世纪 80 年代,我国就已经开始运用预制装配式建筑结构,只不过主要是用于大板建造。而且由于经济限制,预制装配式建筑结构并没得到推广和发展。随着 21 世纪的到来,经济的快速发展、社会的不断进步推动预制装配式建筑结构得到了新生。这一结构开始逐渐运用到建筑行业中,并得到了推广,其发展十分迅速。在我国,预制装配式建筑结构发展最好的地区是北京和上海,而且在上海有着有着我国首次以混凝土结构结构为主体的构件,即浦江大型居住社区。

3.预制装配式建筑结构体系

3.1预制装配式混凝土结构体系分类

从结构形式方面,可以将预制装配式混凝土结构分为装配式剪力墙结构、装配式框架-核心筒结构、装配式框架结构、装配式框架—剪力墙结构等等。从结构高度方面,可以将预制装配式混凝土结构分为装配式多层混凝土结构、装配式高层混凝土结构以及装配式低层混凝土结构。在我国保障房项目建设中,一般采用装配式剪力墙结构,在商场等地项目建设中,一般采用装配式框架结构。除此以外,还可以将装配式混凝土结构体系分为装配整体式剪力墙结构体系、预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系、整体预应力装配式板柱结构、NPC 结构体系等等。

3.2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。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为保证施工质量,在设计中需注意以下几方面: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;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;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。

3.3预制装配式混凝土结构体系抗震性能

根据装配化程度,还可以将预制装配式混凝土结构分为两大类,即全装配式和部分装配式,装配化程度高低不会对预制装配式混凝土结构整体刚度造成直接影响,结构刚度仅与受力构件刚度以及节点刚度密切相关。预制装配式混凝土结构节点可以被分为干式连接的铰接连接节点、湿式连接的刚性连接节点以及柔性连接节点。其中,干式连接的铰接连接节点没有转动刚度,一般被应用于没有抗震需要、风压较小的低层建筑设计中;湿式连接的刚性连接节点,其转动刚度接近现浇混凝土梁柱节点,其结构性能与现浇混凝土框架结构相似,适用于高层建筑结构设计中其连接节点包括中柱顶节点、中柱中节点、边柱端节点、边柱中节点。

3.4预制装配式建筑结构体系

当前,预制装配式建筑结构的运用主要分为两种情况,分别为专用型的结构体系和通用型的结构体系。其中应用比较广泛的当属通用型,其在结构的组成上与现浇结构比较相似。而专用结构体系则是建立在通用型体系基础上,为了满足建筑物在功能上的需求。当前,专用型结构应用比较少。随着社会经济的快速发展,国内预制装配式建筑结构体系的开发水平不断提升,并且不断地在实际的工程中得到更加有效的试用。从现场施工的角度来看,以主体结构竖向构件的预制技术比较难。同时采用各种建筑技术有机组合的方式,从而使得预制装配式建筑结构的优势得到了更加有效的体现,其中就包括降减震技术结合的预制装配整体式结构等预制技术。

4.预制装配式建筑结构体系的设计内容

4.1设计标准与设计思想

《装配式混凝土结构技术规程》只是规定了装配式和装配整体式的框架结构、剪力墙结构以及框架—剪力墙结构,即使装配式混凝土结构的构件质量好、安装方便,也不能过多的使用现浇刚性节点或叠合技术。在决定建筑设计方案时,既要考虑预制装配式建筑结构的优势,又要考虑施工成本,力求发挥预制装配式建筑结构的优势,同时也要避免过高的成本;预制装配式建筑结构发展的前提是我国经济的迅速发展,以提高建筑质量和保护环境为目标。观察单体造价,其实预制装配式建筑结构远远高于混凝土浇筑。预制装配式建筑结构的对于设计技术的要求十分高,设计师不仅要充分了解预制装配式建筑结构的结构概念和力学只是,还要知道预制装配式建筑结构的技术要点。

4.2预制装配式剪力墙结构体系的设计要点

预制装配式剪力墙结构体系的设计主要有三个:在设计预制装配式剪力墙结构的时候一定要从实际出发,考虑施工的需求,以及内力对内外纵墙的不同影响;工作人员在布置结构墙时,两侧的山墙应该选用承重性能较好的墙板,而内墙则需要根据构件需要和内力大小来决定墙板的类型;预制装配式剪力墙的连接设计必须要考虑承受力的影响,依据实际的连接设计要求进行设计。

5.结束语:

预制装配式混凝土结构发展迅速,符合绿色环保主题,预制装配式混凝土结构已经逐渐成为建筑工程建设主要结构形式,对于推进建筑工程可持续发展发挥着至关重要的作用。

参考文献:

[1]刘琼,李向民,许清风. 预制装配式混凝土结构研究与应用现状[J]. 施工技术,2014,22:9-14+36.

[2]郭娟利. 严寒地区保障房建筑工业化围护部品集成性能研究[D].天津大学,2014.

[3]韦玮. 全预制装配式混凝土结构节点研究[D].东北大学,2014.

[4]韩鹏. 装配式剪力墙齿槽式连接关键技术试验研究[D].天津大学,2014.

论文作者:彭辉阳,胡宇航

论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期

论文发表时间:2017/9/21

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