周永贵
中国五洲工程设计集团有限公司海南分公司， 海南海口?570205
摘要：预制装配式建筑是现代建筑行业工业化生产发展下的产物，相较于传统的建筑施工体系，预制装配式建筑减少了现场组件的生产，对施工流程进行了有效的简化，使施工单位的人力、物力成本都大幅降低。此外，装配式建筑极大减少了现场施工的污染，满足我国现代建设生态、可持续发展的城镇要求。因此本文顺应建筑市场发展要求，对预制装配式建筑的发展情况进行分析，并对于预制装配式建筑结构体系与设计进行探讨。
关键词：装配式建筑；建筑结构；预制装配式
近年来我国经济、城市的发展，带动着建筑市场的繁荣，而市场对建筑企业的要求也越来越高。预制装配式建筑作为近年来新兴的建筑施工模式，在城市建设、发展中得到了迅速的推广。尤其是在2020年新冠疫情防控期间，武汉“雷神山”“火神山”医院的建设大量使用预制装配式建筑施工，在极短的时间内完成了医院的建设，堪称世界建筑史上的奇迹。而预制装配式建筑最早由西方发达国家所使用，又被称为工业化、产业化建筑，其特点是将建筑结构分解、部件化，并进行标准制式的工厂工业生产，然后将各部件在施工现场进行浇筑施工，如拼积木般拼接而成。施工过程简单、迅速、方便，体现了工业生产时代的效率。
一、预制装配式建筑的发展
我国现阶段预制装配式建筑在沿海发达地区的使用较多，因为预制部件的材料成本，多以成本低廉的混凝土预置部件为主，相比传统的混凝土浇筑施工，预置混凝土部件的装配式建筑施工，拥有极高的施工效率和应用面。并在保护环境、生态施工中发挥极高的作用，随着建筑材料研究的深入，对混凝土材料、施工材料的使用量也在逐步降低。相较于西方发达国家，我国预制装配式建筑的产业链发展起步较晚，但是预制装配式建筑的经济、环境、效率、质量优势使其得到我国政府、建筑市场的极度重视，比如在国家出资的城乡保障房建设中，预制装配式建筑的比例高达四成以上，并有逐年增加的趋势。
而国外预制装配式建筑，以工业化水平最高的美国为例，在上世纪末期美国预制装配式建筑的施工比率达到总数的7%左右，并向着高质量和高审美的外观进行发展。如纽约的“帝国大厦”1931年竣工，使用预制的PC楼板、楼梯、幕墙减少了砖瓦、水泥施工。而装配式建筑应用较多的新加坡，使用以混凝土剪力墙和板式混凝土结构为核心进行建设施工，装配式建筑占据总建筑的70%以上。
二、预制装配式建筑的结构体系与设计探讨
（一）预制装配式建筑的结构体系
现阶段对预制装配式建筑的结构体系研究，国内以提升建筑总体使用性能、抗震性能、环保性能、耐久性能等方面进行发展。而建筑结构使用的材料多以混凝土为主，但是成本方面，比现场浇筑施工的混凝土较低，而研究方向也朝着节省成本，增加混凝土预制件稳定性的方向发展。而针对新材料的使用，和预制件的各种性能研究，依然处于发展、完善阶段。
与传统的现场混凝土施工结构对比，传统混凝土施工需要对建筑的各种性能要求进行充分研究，而设计人员需要掌握充分的材料结构知识、建筑施工知识等专业知识。而预制装配式建筑结构在设计人员拥有一定操作能力、专业知识的能力下，对建筑进行装配试验，来验证预制件的各种性能，并优化建筑结构中的技术核心，并逐步完善、优化预制装配式设计。
（二）预制装配式建筑的设计标准
为了保证预制装配式建筑的施工、使用安全，我国对装配式建筑的设计、施工标准进行了详细的规定，特别是对建筑剪力墙、建筑结构和自建筑框架都制定了较高的标准，并严格规定建筑材料的使用。
预制装配式建筑的整体结构虽然以其高质量、易施工等优点，但在施工过程中，部件的连接、重叠处，刚性节点的浇筑、加固等操作都会给整体的建筑结构带来一定的风险。因此对于低层建筑可以选择垂直的重力负载、并选用具有较高减震性能的材料，并根据实际的施工需求，酌情采用干式铰接技术来增加建筑结构的稳定性。若建筑对抗震性能有特殊的要求则需要将干式铰接作为刚性节点的核心连接技术，并对刚性节点的位置、承重情况进行分析，并使用柔性的建筑结构来增加建筑整体的抗震性能。这种预制装配式建筑结构属于混合型，利用了多种结构的优点来满足建筑对抗震性能的需求，并有效降低建筑的施工成本。而设计人员在制定施工方案时，需要优先考虑预制装配式建筑的优点、特点，并对实际需求不高的特点，进行适当的忽视，从而减少施工难度提升施工速度和就经济效益。在面对剪力墙结构时，需要根据施工现场、建筑需求综合评定钢材的使用，在保证建筑安全的基础上提升建筑工程的经济效益。
（三）预制装配式建筑的设计重点
1.预制装配式框架结构体系设计
框架结构相对于剪力墙来说，预制配件的质量较轻，跟容易组装、施工，因此应用比较广泛，尤其是在高层建筑中。同时框架结构的预制装配式建筑，使用的预制叠合梁和叠合板的情况较多，都需要在工厂进行统一生产，并运输到施工现场进行安装、施工，在施工过程中需要注意的是：首先，框架一定要保持水平、平整，确保框架不会移动、摆动。其次，建筑的梁、柱，需要使用专业工具进行处理以保持其平稳性和稳固度，稳固参数需要保持大于C30。此外，在预埋件的框架结构中，需要注意其施工的质量，预埋件承担整个建筑的传力功能，具有非常重要的作用。对于需要使用焊接的情况，需要根据施工现场的参数计算来排除剪力、轴力干扰来保证焊接部位的施工质量。
2.预制装配式剪力墙结构设计
国家对剪力墙结构级的质量要求较高，设计人员需要按照国家标准进行设计，并对施工环境中可能产生的影响进行充分评估，例如纵墙性能、土质情况等。排除影响剪力墙结构的潜在威胁。同时在设计过程中，需要充分考虑到剪力墙结构纵墙的承重情况，实现安装承重墙或者支撑装置。在设计过程中，需要考虑到剪力墙结构侧立预制件的参数标准来进行计算，并按照现场施工要求生产预制承重墙。同时剪力墙结构的连接处、承重性能有所降低，需要在设计过程中对连接处进行明确的标记，若有特殊要求，一定进行充分的施工交底。
3.建筑设计中的注意点
首先，设计图纸中需要直接体现建筑物的使用需求，并综合考虑建筑物在使用过程中可能发生的问题。并针对现场施工情况和施工环境数据，制定相应的施工交底手段。确保在施工过程中，在保证建筑施使用安全、质量的前提下，进行少规格多组合的预制构件设计、制作，并对每一个细节，进行分析、调整、优化。
其次，为了保证施工的有效进行，在施工过程中若需要对预制装配式建筑的参数进行调整，需要根据实际的施工数据，并结合现有相同、类似情况的案例，并根据实际施工标准对结构进行微调整。为了保证预制装备式施工的实际经济、质量、施工效率的要求，需要根据现场施工情况，选择更加实用的施工、设计标准。并根据建筑施工规划，完善相应的施工工艺、技术交底。
最后，采用BIM技术对预制装配式建筑结构体系和设计进行仿真、模拟、管理，并对预制装配式结构薄弱点的连接、叠加部位进行重点模拟、分析，并完善相关的设计、施工规划。同时加强与施工、监管等部门的有效沟通，并严格按照国家制定的标准设计、生产预制件。
结语：预制装配式建筑是建筑市场工业化的产物，在现代建筑工程中的应用将变得越来越广泛。同时预制装配式建筑的结构体系面临一定的弱点、隐患，因此需要在设计开始前，对建筑结构体系、设计进行充分的研究，逐步完善各个方面的性能。
参考文献：
[1] 姜雨时. 探讨预制装配式建筑结构体系与设计[J]. 黑龙江交通科技，2019,42(2):189-191.
[2] 罗建强. 探讨预制装配式建筑结构体系与设计[J]. 建筑工程技术与设计，2021(4):487.
[3] 甘伟辉. 预制装配式建筑结构体系与设计探讨[J]. 房地产导刊，2018(5):35.