摘要：众所周知,预制装配式建筑结构是由预制和装配两个过程组成的,改变了传统建筑方式下零散的、水平低下的、耗时的困境,符合了当今社会发展的要求,在提升建筑质量的同时也提升了建筑施工速度。但纵观我国预制装配式建筑的发展现状来看,其在抗震性能、保温性能存在着较多的缺陷。为了进一步的推动预制装配式建筑的发展,本论文侧重分析了预制装配式建筑的结构体系并提出了相关的需要注意的设计要点,希望通过本论文能推动建筑业的发展。
关键词：预制装配式建筑; 结构体系; 设计要点
近些年来，我国城市的现代化发展进程加快，促进了建筑行业的不断发展。在进行建筑的设计中，由于涉及到的项目较多，所以有着较强的复杂性。每一个建筑工程都需要各种不同形式的施工进行配合，使得建筑工程完成。这就使得相关建筑企业以及工作人员对于建筑的设计工作更加重视。就目前的发展情况而言，预制装配式建筑有着更好的发展前景，其施工的速度更快，是一种必然的发展结果。
1、预制装配式建筑含义
建筑房屋通常使用现场浇筑的方式，但随着人口密集化，这种方式已经不能满足目前人们的居住生活要求。预制装配式建筑是一种新型的建筑模式，它所使用的主要构件都是在工厂内部来完成，然后使用一定的科学技术，在现场将这些构件进行连接和拼装。通常情况使用的预制装配式建筑有三种：一种是预制装配式混凝土结构。这种建筑结构通常被称为装配整体式钢筋混凝土结构，大部分的构件都是由混凝土构成。在制作的过程中，首先，在工厂中进行预制生产，再运送到现场进行拼装，最后再使用混凝土进行浇筑。其次，对钢结构中的钢柱和钢梁结构进行预制。最后，预制集装箱式的房屋。这种结构最基础的部分就是集装箱，与其他预制装配式建筑结构的工作方式存在很大的不同。这种结构的预制构件都是在工厂中进行流水线生产，然后到施工现场进行拼接，在拼接过程中，可以存在多种样式。然后对其进行内部装修。研究发现，预制装配式建筑不仅能够加快工程施工速度，也能够提高工程质量，降低工作成本，具有极好的发展前景。但是，预制装配式建筑是一种由国外引进的新的建筑形式，虽然我国已经吸收了大量经验，但目前技术手段依旧不够成熟。因此，需要加强对其研究与应用，不断提升预制装配式建筑适应性。
2. 预制装配式建筑结构体系
2.1 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。从发展的角度上来讲，不同结构体系的创新是推动预制装配建筑结构发展的重要动力。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。
2.2 预制装配式建筑结构体系优点
在建筑工程施工过程中应用预制装配式建筑结构对于提高工程施工的质量，具有诸多的优势。其一，相对于普通的工程施工来说，预制装配式建筑结构中轻质墙板施工的比例比较大，这样就会导致施工过程变得更加简单和快捷，从而有效节约了人力和物力，能够有效控制施工的成本，更好地保证建筑施工的灵活性。其二，根据装配，可以将预制混凝土结构分为整体装配和零件装配两类，装配中刚度不只受结构刚度影响，而是受预制混凝土结构的刚度和结构刚度的共同影响。应用预制装配式建筑结构开展建筑工程施工，对于施工人员的数量和技术要求比较低，对于控制工程施工的质量有着重要的作用。
3. 预制装配式住宅的设计研究背景
预制装配式结构（Prefabricatedconcrete，简称PC）是一种经装配、连接和部分现浇而成的混凝土结构，它的主要构件为预制构件。该结构体系在国外现已发展并成熟起来，被大量应用于住宅设计建设中，而在我国国内则刚刚起步，发展前景和空间都相当可观，而且在政府积极地政策倾斜下，发展得也会越来越快，技术发展也会更加完善。但是在迅速发展得同时也会面临一些无法避免的问题，在我国的住宅建设中，现浇结构体系大多被应用于混凝土结构当中。该建筑施工方式虽然技术发展已相当成熟，但也普遍存在高成本、高耗能、高污染、高排放、科技含量低、资源利用率低等问题。在我国力求建设资源节约型、环境友好型的美丽中国的大背景下，在“低碳经济”、“绿色建筑”等新兴观念的引导下，转变住宅的设计方法，改革住宅建造方式，大力发展预制装配式住宅，显然已成为我国住宅建筑发展的必然趋势。
4、预制装配式建筑的设计的主要内容和流程
4.1 建筑组合设计
模块化的设计是“将有特定功能的单元作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的单元，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列组合”，模块化是系统的方法和工具，模块化设计能够使产品形成系列，有利于后期衍生开发（系列化）。标准化的组件，使得产品可以进入高效率的流水生产，节省开发和生产成本（标准化）。各模块间存在着特定的数字关系（模数化），可以组合成需要的多种形态模式（多样化）。各模块间具有通用关系，在不同的情况下可能充当不同的角色（通用化）。装配式建筑空间可以通过模块化的方式进行设计，公共建筑的基本单元模块一般是指标准的结构空间。居住建筑则是以套型为基本单元模块。模块应是可组合、分解和更换的部件组成。
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4.2构件加工图的设计要点
构件加工图的设计时预制装配式建筑设计中的关键环节。由于预制装配式建筑的最大特点和优势在与通过对建筑构件的提前生产并进行组合，实现建筑施工速度的提升以及材料浪费的降低，所以相关设计人员必须要严格把控对构件加工图的设计。相关设计人员必须要结合构件加工厂的意见进行设计，实现理论与实践的结合，提升建筑构件的效用价值。在完成构件加工图的设计后，要结合实际的使用功能以及建筑模型的建设，对构件加工图进行优化，降低设计图出现的误差。
4.3 立面设计
装配式建筑的外墙由各类预制构件构成。立面设计既要体现工厂化生产和装配式施工的典型特征。也要在坚持标准化设计的基础上实现多样化，避免“千篇一律”、“千楼一面”。要利用标准化、模块化、系列化的户型组合特点，控制好类型与数量。处理好立面设计和预制构件的关系，立面设计是总体，预制构件是局部，立面构成是总体和局部的集成和统一。实现立面形式的多样化，是装配式建筑设计的重要方面。首先是组合的多样化；通过标准模块多样化组合，实现了建筑形体和空间的变化。其次，是“层”的变化；立面由预制外墙、预制阳台及空调板、预制女儿墙、预制屋顶及入口构件、外门窗、护栏、遮阳、空调栏板等要素构成。在设计中，将外墙的几何尺寸视为不变部分，并保持预制装配的外墙标准模块的几何尺寸不变来实现标准化，满足工厂生产的规模化需求。而预制构件和部件外表面的色彩、质感、纹理、凹凸、构件组合和前后顺序等是可变的。立面设计可选用装饰混凝土、清水混凝土、涂料、面砖或石材反打、不同色彩的外墙饰面等实现多样化的立面形式；预制阳台和空调板等可以通过进深、面宽、空间位置等实现多样化。预制挂板、空调隔板、百叶、门窗、外墙部件及栏杆等非结构构件及部件，可以更多个性化手段实现多样化目标。
4.4 平面设计要点解析
预制装配式建筑平面设计应遵循模数协调原则，优化套型模块的尺寸和种类，实现住宅预制构件和内装部件的标准化、系列化和通用化，完善住宅产业化配套应用技术，提升工程质量，降低建造成本。本住宅建筑在方案设计阶段对其空间按照不同的使用功能进行合理划分，结合设计规范、项目定位及产业化目标等要求确定套型模块及其组合形式。平面设计通过研究本项目装配式结构特性的模数系列，形成标准化的功能模块，再结合实际的定位要求等形成适合工业化建造的套型模块，由套型模块再组合形成最终的单元模块。建筑平面宜选用大空间的平面布局方式，合理布置承重墙及管井位置，实现住宅空间的灵活性、可变性。套内各功能空间分区明确、布局合理。通过合理的结构选型，减少套内承重墙体的出现，使用工业化生产的易于拆改的内隔墙划分套内功能空间。
4.5 预制构件设计要点
预制装配式建筑的预制构件的设计应遵循标准化、模数化原则。应尽量减少构件类型，提高构件标准化程度，降低工程造价。对于开洞多、异形、降板等复杂部位可考虑现浇的方式。注意预制构件重量及尺寸，综合考虑项目所在地区构件加工生产能力及运输、吊装等条件。同时预制构件具有较高的耐久性、耐火性。预制构件设计应充分考虑生产的便利性、可行性以及成品保护的安全性。当构件尺寸较大时，应增加构件脱模及吊装用的预埋吊点的数量。预制外墙板应根据不同地区的保温隔热要求选择适宜的构造，同时考虑空调留洞及散热器安装预埋件等安装要求。对于非承重的内墙宜选用自重轻、易于安装、拆卸且隔声性能良好的隔墙板等。可根据使用功能灵活分隔室内空间，非承重内墙板与主体结构的连接应安全可靠，满足抗震及使用要求。用于厨房及卫生间等潮湿空间的墙体应具有防水、易清洁的性能。内隔墙板与设备管线、卫生洁具、空调设备及其他构配件的安装连接应牢固可靠。
预制装配式建筑的楼盖宜采用叠合楼板，结构转换层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层宜采用现浇楼盖。楼板与楼板、楼板与墙体间的接缝应保证结构整体性。叠合楼板应考虑设备管线、吊顶、灯具安装点位的预留、预埋，满足设备专业要求。
空调室外机搁板宜与预制阳台组合设置。阳台应确定栏杆留洞、预埋线盒、立管留洞、地漏等的准确位置.预制楼梯应确定扶手栏杆的留洞及预埋，楼梯踏面的防滑构造应在工厂预制时一次成型，且采取成品保护措施。
4.6 构造节点设计要点
预制构件连接节点的构造设计是装配式混凝土剪力墙结构住宅的设计关键。预制外墙板的接缝、门窗洞口等防水薄弱部位的构造节点与材料选用应满足建筑的物理性能、力学性能、耐久性能及装饰性能的要求。各类接缝应根据工程实际情况和所在气候区等，合理进行节点设计，满足防水及节能要求。预制外墙板垂直缝宜采用材料防水和构造防水相结合的做法，对承重构件钢筋混凝土剪力墙采用预留钢筋焊接后再用防渗混凝土现浇接缝；对非承重墙垂直缝可采用槽口缝或平口缝，预制外墙板水平缝采用构造防水时宜采用企口缝或高低缝。接缝宽度应考虑热胀冷缩及风荷载、地震作用等外界环境的影响。
外墙板连接节点的密封胶应具有与混凝土的相容性以及规定的抗剪切和伸缩变形能力，尚应具有防霉、防水、防火、耐候性等材料性能。
总结
综上所述，预制装配式建筑的设计对于建筑的整体性能提升有着重要的意义。在设计人员进行预制装配式建筑的设计中，要重点对技术策划、立面设计、建筑施工图设计、构件加工图的设计、预制构件的设计、构造节点的设计中的要点内容进行掌握以及体现，提升了预制装配式建筑设计的科学性以及合理性。
参考文献
[1]张燕.预制装配式建筑设计要点分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（04）：52.
[2]李旭强，孙晨晓.预制装配式建筑的设计要点分析[J].住宅与房地产，2017（15）：199.
论文作者:董骏龙
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月上
论文发表时间:2019/5/9
标签：建筑论文; 构件论文; 结构论文; 组合论文; 预制构件论文; 建筑结构论文; 外墙论文; 《新材料.新装饰》2018年9月上论文;