装配式结构设计常见问题分析

发表时间:2020/12/7   来源:《建筑实践》2020年24期   作者:李晓音
[导读] 现如今,随着我国经济的飞速发展,建筑工程的发展也十分迅速。预制装配式混凝土结构是指事先在预制构件厂生产成型的混凝土构件,再到施工现场进行组装的结构形式

        李晓音
        中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司,重庆400010
        
        摘要:现如今,随着我国经济的飞速发展,建筑工程的发展也十分迅速。预制装配式混凝土结构是指事先在预制构件厂生产成型的混凝土构件,再到施工现场进行组装的结构形式,简称PC,是实现建筑工业化的重要途径。按照连接方式,主要分为装配整体式结构和全装配式结构。装配整体式结构为预制构件在现场通过节点现浇连接的结构体系,全装配式结构为预制构件全部或部分通过现场干连接的结构体系。装配整体式结构是目前主要发展体系。装配整体式混凝土结构设计的基本原理是等同原理,即通过采用可靠的连接和必要的结构构造措施,使装配整体式混凝土结构与现浇混凝土结构的效能基本等同。节点连接、细部构造是装配式结构质量的关键,结合实际设计经验,对装配式结构设计中结构体系、节点连接和细部构造等三方面的常见问题进行分析。
        关键词:装配式;结构设计;问题
        引言
        人们的环保意识不断增强,对住所环保方面也愈发关注,而装配式修筑结构设计所选择的原料,有环保材料使用比例高的特征,更与人们的环保需要相符合。在对应的建筑结构上,设计在施工过程中会产生较大的干扰,设计工作会对动工产生很大的干扰,需要综合考虑的因素很多,而如何通过设计上的投入和改良,把动工存在的不利因素加以正规,是当前和将来需要重点处置的部分。
        1装配式建筑概述
        装配式建筑是在构件预制厂将梁、板、柱、墙等结构构件预先生产,统一转运至施工现场经焊接、螺栓、浇筑等施工将这些预制构件连接在一起形成一个整体性的建筑。我国在20世纪50~80年代开始发展装配式建筑,其所具备的各类优势促使其成为未来建筑行业的重要趋势。当前,节能环保标准及人力资源成本的增加,推动了预制装配式住宅在我国的推广,装配式建筑研究、应用不断增加,在建筑结构设计方面已与初期存在较多差异。但由于装配式建筑产业体系不够完善,其应用受到一定阻碍,各地设计人员的装配式建筑设计经验欠缺,装配式建筑结构设计人员与生产厂家未能有效对接等问题,阻碍了装配式建筑的应用。因此,设计人员必须充分掌握装配式建筑结构设计要点,并加强各方沟通,结合我国经济、社会发展需求形成能够适应当前状况的建筑结构设计标准及经验,为我国装配式建筑推广应用奠定良好基础。
        2装配式建筑结构设计的优势
        (1)使生产效率大幅提高。在传统的施工建设中,相关的设计人员和施工人员都要到现场进行实际操作。而且涉及到不同的工作层次,所以施工现场的秩序就会出现混乱,影响施工效果,还会给客户的心理造成影响。但是,将装配式建筑结构设计运用其中,使生产效率和经济效益得到了显著的提高,最终提高生产力。(2)提高了建筑工程的质量。由于施工建设包含的内容比较多,所以在施工的过程中可能会发生冲突,没有监管的制度,就会使施工现场出现脏乱的现象,使生产的质量和效率受到影响。但是通过组装和施工,大部分的生产构件都是经过生产和组装完成,在一定程度上提高了建筑施工的准确性,进而建筑工程的质量也得到了保障。(3)环保性和安全性较高。传统施工建设中,受各方面因素的影响,如施工人员和建筑方法,没有受到密切的关注,则可能会出现破坏性的问题,工程的质量也会出现问题。但是在装配式建筑结构设计运用,不管是进行零件的组装,还是室内设计,在管理人员的监督下,质量得到了保证。而且传统的建筑施工还会出现粉尘和噪声污染等,影响人们的正常生活,将装配式设施运用其中,有效地改善了环境污染的问题。


        3装配式结构节点连接
        3.1套筒连接对节点的影响
        (1)保护层调整:灌浆套筒的外径比连接钢筋大很多,套筒引起的受力钢筋保护层厚度增大,原受力钢筋内移,导致截面ho减小,或断面尺寸扩大,由此会改变结构构件刚度,结构设计时必须复核计算,做出选择;同时、套筒内箍筋尺寸和非套筒去箍筋尺寸不一样。
        3.2节点连接、锚固问题及解决措施
        装配式结构的主要节点一般都采用现浇连接,节点位置钢筋较多,且现浇段截面尺寸局促,常出现节点连接做法无法满足设计要求或现场施工困难等情况。对于节点连接应充分考虑施工装配的可行性,应考虑节点现浇的施工质量,合理的钢筋净距、锚固长度,可采用以下措施:(1)允许中间节点钢筋采用弯折避让的方式,弯折角度≤1∶6。(2)直锚长度不足时,采用固板锚固或90°弯折锚固。(3)梁腰筋锚固长度较长,为施工吊装方便,可采用机械套筒后安装法,即,预制阶段先将套筒预埋在两端,待吊装完成后,将现浇段的腰筋拧上。(4)装配式结构现场施工时,预制梁构件是从上往下吊装,因此,对框架顶层柱中间节点钢筋不宜采用弯锚,宜采用直线锚固或其他方式,具体为:a.采用直线锚固,宜对柱顶部箍筋进行适当加强,在柱范围内应沿梁设置伸至梁底的开口箍筋;b.采用锚固板锚固;c.不影响建筑功能的情况下,将柱顶标高适当提高。
        4分析装配式建筑结构设计要点
        4.1设计流程要点
        装配式建筑设计需要对设计环节进行深化,具体设计过程中,不仅要关注原有建筑结构设计内容,还要关注各类新增的设计需求。在装配式建筑方案设计期间,设计人员要对工程规模、成本等充分掌握,根据相应标准、要求选择有效的建筑结构类型,对柱体、剪力墙等关键区域的连接方式、位置进行控制,确保相关尺寸满足预制构件设计标准。实际设计过程中,设计人员要与施工单位、生产单位进行及时、有效的沟通,确定相关设计工作的施工方案及细节,为后续建筑结构设计提供合适的建议。针对施工图设计工作,设计人员要充分了解装配式建筑构件生产技术要求,根据建筑结构的受力情况选择预制构件类型,协调管线预埋设计工作。在进行结构设计深化时,要积极与生产单位进行联系,共同确定构件加工图纸,必要情况下可以进行构件建模,并设置合理的吊运区域、配件。
        4.2预制装配式结构节点设计
        装配式建筑结构在设计构件连接时,设计人员应不断将其优化和创新,以满足建筑标准,更重要的是提高了装配式建筑结构的抗震效果,保证了建筑的安全。通过研究,发现在传统建筑节点连接的过程中,技术手段还不够完善,达不到施工的技术要求。从整体来分析,装配式建筑结构节点设计的过程中,将先进的技术手段运用其中能发挥重要的作用,不仅可使工程的质量得到保障,而且传力性也得到了进一步的提高,最终使建筑的整体性能得到一定的改善。由此可以看出,应不断完善和创新使用材料,创新节点技术手段,才能保证装配式建筑结构节点设计更加科学、有效。
        结语
        与传统建筑结构相比,装配式结构设计的优势较为明显,但很多外界因素会对其造成影响,使其在施工中存在不确定性和变化性。针对这样的情况,在建筑施工时,应该提前考量和发掘施工中存在的不利因素,选用合理的措施防止不利因素的出现,从而顺利开展施工工作。在这一过程中,装配式结构设计是重大难点,为有效攻破这一难点,应深入分析和了解施工具体情况、外界条件和其他影响因素,从而在设计时能够更好地应对这些问题,推动装配式结构建筑可持续发展。
        参考文献
        [1]陈荣峰.装配式建筑设计要点及相关问题之研究[J].建筑知识,2017.37(10):48~49.
        [2]范桂清.装配式建筑设计实践及相关问题探讨[J].低碳世界.2019(20):136~139.
        [3]江韩.装配式建筑结构体系与案例[M].南京:东南大学出版社,2018.
        [4]郭学明.装配式混凝土建筑—构件制作问题分析与对策[M].北京:机械工业出版社,2020.
       
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