【摘 要】建筑工业化是指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式来替代传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。它的主要标志是建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化以及组织管理科学化。预制装配式设计即是实现建筑工业化的必要途径。
【关键词】建筑工业化 预制装配式 建筑结构设计
引言
国务院在1956年《关于加强和发展建筑工业的决定》中明确提出:“为了从根本上改善我国的建筑工业，必须积极、有步骤地实行工厂化及机械化施工，逐步完成对建筑工业的技术改造，逐步完成向建筑工业化的过渡。”自此，我国开始了对预制装配式建筑的探索之潮。行业标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014的实施，为预制装配式建筑设计扫清了障碍，使得整个预制装配式行业的发展越来越规范和欣欣向荣。
1 预制装配式建筑方案设计
所谓预制装配式建筑，是指将建筑全部或部分构件在工厂预制完成，然后运输到施工现场，通过可靠的连接将构件组建成为整体。我国“十一五”期间就建设科技和建筑节能工作提出，要推广符合建筑工业化发展方向的预制装配式结构体系，如预制预应力结构、钢结构、复合木结构等新型结构体系。
设计初期的体系选型直接决定项目的投资成本、生产及施工的工艺，因此，从方案设计开始，选择适合工业化生产的结构体系，充分考虑工业化生产的布局要求，是实现建筑工业化的第一步，也是关乎全局至关重要的一步。
2 装配式建筑的结构形式和施工方法
2.1砌块建筑
砌块建筑是五大装配式建筑结构形式之一，是用预制的块状材料通过砂浆砌筑而成。1957年在北京的大型砌块装配式试验住宅项目，用8天盖好一栋四层楼的高效率刷新了业界对建筑业的认知。该项目让业内人士深刻的体会到工业化建筑在施工方面的优越性：构件在工厂生产，不受季节气候的影响，不仅使得工程质量有更多的保障，也大大缩短了施工工期，节省了劳动量。这些优点大大激发了工程师们对装配式建筑的探索热情。
砌块建筑常用于3~5层低层建筑，因其生产和施工简单、适应性强、造价低而被广泛应用于我国农村地区。
2.2板材建筑
亦称壁板建筑，属于全装配式建筑，是工业化建筑体系中的一种主要类型。该结构形式下，除结构基础外，其楼板、楼梯、内外墙体等其他结构组成部分均在工厂预制加工，在施工现场通过吊装拼接而成。相比于砌块建筑，壁板建筑有以下几方面的优点：板墙墙厚薄于砖混结构，因而建筑物的有效面积增大；与砌块建筑相比，板材建筑每平米的工时消耗有较大节约，大幅度的提高了劳动生产率；现场湿作业大幅减少，简化了施工现场的管理，使建筑工地向文明施工目标迈进了一大步；板材建筑的原材料多为煤灰、矿渣等工业废料，不再采用黏土砖，节约农田，有利于保护土地资源；板材建筑抗震性能优于砌块建筑。
2.3预制装配整体式结构体系
预制装配整体式结构体系是当前业内较为成熟的设计和施工方法，该体系采用水平叠合竖向现浇的等同现浇方式，在国内已有大面积的实体工程，是一种比较成熟的技术。
节点的连接处理是预制装配整体式混凝土结构的一个重要环节，其既关系到建筑物整体防水性能的功能使用，又关于到整个结构的安全可靠。起初，梁柱接头采用暗牛腿式，但其影响建筑物内部观感，加之用钢量大，此种连接方式被逐渐淘汰。近年来，国家不断规范建筑工业化这个大行业的发展，出台了一系列的政策方针，同时颁布了《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014和《装配式混凝土结构连接节点构造》G310-1~2等多本规程图集来指引，使得此种体系的发展越来越趋于完善。
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3.简述预制装配式建筑结构设计内容
预制装配式建筑结构设计是建筑工业化的实现手段，其最终的目的是为了实现建筑的产业化。因而，一个装配式建筑的设计者，应该秉持着工业化生产的理念来完成整个设计：是否适合工厂生产，如若不适合，应怎样调整使之适应；是否能统一尺寸模数，尽可能的做成标准件，提供生产效率；是否可在标准的基础上，立足创新，实现建筑本体的个性化。
3.1设计标准与设计思想
行业已经实施的规程主要是针对装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架结构等常规体系，对于复杂高层或者B类高层建筑，其适用性尚缺少试验依据和工程案例。另外，远大住工集团近年来面向市场推出的工业化别墅，采用的是保温夹心墙板加预制空心楼盖，配合木屋架或者钢屋架组合成型的全装配式结构，针对此系列的低多层建筑，其相应的规程制定也一直在进行中。
与传统的现浇混凝土结构设计相比，装配式建筑的结构设计技术更高。在项目设计中，一个结构工程师应对工业化设计体系有整体清晰的认识。为了把建筑物拆分成适合在工厂生产的诸多构件，建筑的结构布置必然会有异于传统的结构设计，加之叠合面的抗剪处理和连接节点的处理会使得装配式建筑的用钢量大于传统结构，设计师就需要尽可能的使设计优化，防止成本超高。另外，装配式设计中，连接节点如何受力、如何保证力的有效传递等等都要求设计者要有良好的力学知识基础和概念设计的宏观思维。装配式设计也要求设计师熟悉整个施工过程，对施工过程中可能出现的如工作面不够、钢筋碰撞、核心区混凝土浇捣困难等现场难题有预见性，在设计阶段就将这些难点解决掉，真正意义的实现高效率装配生产。
3.2预制装配式结构体系设计要点
3.2.1预制装配式框架结构
框架柱。框架柱的混凝土等级不宜低于C30；若采用预制框架柱，预制柱的尺寸宜尽量分层统一或者全楼统一。
框架梁。结构布置中，应尽量避免出现次梁；叠合梁十字交叉处（梁柱节点核心区），梁底筋的锚固要求可能会使梁预制层钢筋发生空间重叠占位，故要求X方向与Y方向的梁高设置不小于5cm的高差；避免核心区钢筋过密造成混凝土浇筑质量难以保证，尽量减少梁扭筋的布置。
叠合楼板。受工厂台车所限，目前我国工厂生产出来的板多为长宽比大于3的单向板，故在结构设计时，对板底筋的配置采用单向受力的结果，而面筋配筋则和传统一致。
3.2.2预制装配式剪力墙结构
剪力墙。剪力墙的布置宜考虑外挂板的拆分，外挂板的竖向分缝处背面宜有现浇墙体；剪力墙连梁宜采用现浇形式。
梁板构件。工业化设计中，剪力墙结构的梁板构件与预制装配式框架结构的梁板构件应注意的要点一致。
结束语
随着我国经济快速发展，城市人口不断增长，人们对住宅的需求量也越来越大，传统的建筑方式因其建筑周期长、现场管理困难、污染环境等缺点，已不能满足人们的需求，因此，建筑工业化已然是未来住宅发展的大方向。虽然国内关于叠合技术及其构造的研究已经很成熟，但是预制装配式结构在工业与民用建筑中的应用较之传统的现浇结构，仍然微不足道。对预制装配式建筑结构体系的探讨与设计，需要更多的学者和工程师们去深化去研究。
参考文献：
[1]严薇，曹永红，李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报.2004（05）
[2]张锡治，李义龙，安海玉.预制装配式混凝土剪力墙结构的研究与展望[J].建筑科学.2014（01）
[3]郭兆军，胡克旭，郭朋．装配式板柱结构住宅建筑合理高度和跨度分析[J].结构工程师,2013,24(5):18-20
论文作者:李双
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第17期
论文发表时间:2016/11/9
标签：建筑论文; 结构论文; 体系论文; 砌块论文; 叠合论文; 构件论文; 结构设计论文; 《低碳地产》2016年9月第17期论文;