哈尔滨工业大学建筑设计研究院
一、预制装配式建筑概述
随着环境不断恶化、世界建筑工业化趋势的加强及现浇混凝土施工质量的不稳定等多因素的驱使，我国建筑行业中对预制装配式建筑结构的关注越来越多。预制装配式建筑指在工厂内对建筑主要构件进行预先加工，将构件运往施工现场利用不同的连接方式进行组装拼接的建筑形式。工厂中应用比较多的预制装配式建筑主要有钢结构、混凝土结构及预制集装箱式房屋等。预制装配式混凝土结构应用最为广泛，主要进行混凝土构件的预制，称为装配整体式钢筋混凝土结构，其操作过程大致包含工厂预制、现场组装拼接及结合部现浇混凝土建筑；钢结构中，主要构件为钢梁和钢柱；集装箱式房屋是在工程内对各集装箱组成单元进行预制生产，然后在施工现场拼接组合，最后进行内部装修处理。
二、预制装配式建筑的设计要点
1.方案设计
在充分考虑预制装配式建筑技术策划的基础上，对其平面设计和立面设计进行适当的优化；在基本使用性能得以正常发挥的前提下，坚持少规格、多组合的预制构件设计原则，使预制装配式建筑设计的标准化和系统化程度得到切实的提高。立面设计时应该对生产制造各种结构构件的可行性进行重点分析，充分参考预制装配式建筑结构方式及其特点，实现立面设计的个性化和多样化。
2.施工图设计
在初步设计阶段，会根据不同专业来结合预制构件、内装部品、设施设备等设计参数采取一系列技术措施。在预制装配式建筑结构施工图设计过程中，专业不同，其预留及预埋的要求就不同，在设计中应该充分考虑到这一点。预制装配式结构的平面布置宜更加规则、均匀，并应具有良好的整体性。平面长宽比不宜过大，局部突出或凹入部分的尺度也不宜过大。结构竖向布置宜规则、均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力竖向突变，承重构件宜上下对齐，结构侧向刚度宜下大上小。此外，对预制装配式建筑连接节点的防水设计、防火设计和隔声设计也应进行优化。
3.构件加工图设计
预制构件的设计单位与加工厂之间要保持一定频率的交流和沟通。建筑单位可以对项目建设的实际需求进行充分考虑，并将预制构件的尺寸和类型提供给相关设计单位。除了需要对预制构件门窗洞口和机电管线进行精确定位之外，亦要对其生产及运输过程引起足够的重视，对其施工现场涉及到在各种临时、固定设施上安装吊钩、孔的预埋预留情况进行充分考虑。
4.预制构件设计
在预制装配式建筑构件设计的过程中，确保标准化、模数化原则得以贯彻落实，在构件使用中尽可能的避免其出现较多的类型，其目的是提高构件的标准化和精确化程度，同时使工程造价控制在合理范围内。在预制装配式建筑中可以采用现浇的施工方式来处理开洞多、异形、降板等部位，并对当地构件加工生产及运输的能力进行充分考虑。值得注意的是，其所制作的预制构件务必保证其具有较强的耐久性和耐火性，在设计预制构件时注重提高产品的便利性、生产可行性和安全性，构件脱模及预埋吊点的数量要根据预制构件尺寸的大小进行适当的增减，严格遵守当地隔热保温的相关要求。在预制外墙板设计中，要使其满足空调和散热器的安装要求。在建筑结构中选择非承重墙的隔墙板最好秉持其自重轻、安装方便、隔音性好等原则，在不影响其使用功能发挥的基础上，提高非承重隔板与主体结构的安全性和可靠性。
5.构造节点设计
对构造节点设计进行优化是预制装配式建筑结构设计的重中之重，在预制外墙板缺乏足够防水性的构造节点处，如门窗接缝、门窗洞口等等，务必要满足建筑的物理性能、耐久性、力学性能及装饰性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在构造节点设计优化过程中要充分考虑项目的实际情况及区域气候特征，按照防水节能的要求，在预制外墙板垂直缝设置过程中可以采用材料防水与构造防水相结合的方式，接缝宽度的设计应该充分考虑外界环境的影响，如热胀冷缩、风荷载、地震作用等等。
三、装配式建筑结构设计应用的分析
1.严格结构体系的科学选择
通常装配式建筑采用与现浇等同的设计原则，结构体系及建造高度应符合规范要求。装配式建筑中的结构体系形式及其空间关系是否合理不仅直接影响建筑物安全，而且关系到能否达到建筑物预定的功能要求和能否取得合理的经济效益。某装配式建筑采用 SP 叠合板预制剪力墙结构体系，其连接构造较为简单、墙体可快速拼装到位、节省现场支撑、施工便捷；楼板具有较大跨度，可实现室内大空间，便于空间灵活分隔等优势。外墙采用预制反打面砖夹芯保温墙或彩色混凝土，内墙采用预制混凝土，楼盖为预制预应力 SP 叠合板，楼梯、阳台、雨篷采用预制混凝土。集外墙装饰、保温、门窗、结构于一体的预制混凝土夹心保温墙板作为外墙板，解决了门窗、墙体渗水，外保温、外饰面砖脱离等建筑质量通病，而且还实现了保温与结构的同寿命，充分体现了较高的体系集成度。
2.装配式建筑结构设计的应用分析
某装配式建筑结构设计具体表现为：（1）户型组合设计分析。户型组合设计是装配式建筑结构计中最典型的设计手法，某装配式建筑的户型组合设计主要采用以下两种组合方式。单元定型组合通常采用固定结构单元模块组合或分解成一种或两种户型。将两个独立的单元户型组合成一个超大户型，分别打通中间的储藏空间使得其变成室内过道，减少一个厨房将其变为卧室，组合成一个可三代同居的大居室。以户为单位灵活划分空间的组合方式通常借用轻质隔墙二次划分空间，其承重墙体往往与分户墙的隔声、防火等功能相一致，因而大都采用与结构单元相一致的以"户"为组合单位进行组合，其局限性是户型面积变化的灵活性较小。卫生间、厨房等因楼板留洞等因素在结构单元内保持原位置，去掉原书房与客厅间的隔墙，将书房改为餐厅，中间用可移动电视机柜来隔断。实现真正意义上的大开间、可自由分隔的住宅理念，具有良好的降噪隔震效果，住宅舒适度大大提高。（2）某装配式建筑立面设计的分析。某装配式建筑的外形设计采用水平和垂直相结合的构图方式。住宅在水平构图上有预制外墙划分，窗户、阳台、女儿墙的划分，运用分隔缝做层间划分等。在垂直构图上运用外凸的预制构件作有规律的垂直重复，在平直的外立面上突出阳台组成一个小体部突出于外墙，使外立面变成一个一个由阳台构成的竖向体部划分成竖向段落。住宅细部是外形的重要组成部分，每个细部几乎都是住户要经常使用的构件，装配式住宅的外观受生产方式的制约更要注意细部处理的变化。
结语
我国的经济建设起步较晚，近年来城乡建设集中进行，呈现爆发式发展，但是建筑行业的水平还有待提高，不能满足目前的建设要求。预制装配式建筑有了一定的发展，但是还没有形成规模化生产和行业的普遍推广，产业链有待进一步完善，这些都需要各个部门的努力和配合。学习和掌握预制建筑设计技术及其当前点的同时，预制建筑设计要与时俱进，顺应时代潮流，不断创新和突破，才能真正在中国整个建筑业的发展起到积极的推动作用。
参考文献
[1]佀建. 预制装配式建筑结构体系与设计分析[J]. 中国房地产业, 2017(7).
[2]富严恺. 轻钢结构预制装配式建筑的现状与发展[J]. 建筑工程技术与设计, 2017(10).
[3]刘文吉. 关于预制装配式建筑结构体系与设计的分析[J]. 住宅与房地产, 2018(15).
论文作者:王一民
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第9期
论文发表时间:2019/11/22
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