裝配式結(jié)構(gòu)建筑調(diào)研報告

裝配式結(jié)構(gòu)建筑調(diào)研報告隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑方面我們越來越追求效率，追求技術(shù)與生產(chǎn)的結(jié)合裝配式建筑政府推廣力度大，前景廣闊。以下是針對裝配式建筑的一些分析：

一、結(jié)構(gòu)體系

目前多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)體系，傳統(tǒng)的有純框架、框架-支撐體系，新型的有集裝箱、鋼管束、鋼異形柱等。各類鋼結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)如下。

純框架體系

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn)：

可根據(jù)建筑功能的需求進(jìn)行梁柱的靈活布置，可增加建筑使用空間的利用率。自重較輕，材料延性好，有利于抗震。構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸和現(xiàn)場的安裝快。

不足之處：

由于純鋼框架抗側(cè)力剛度較小，為了控制位移，構(gòu)件的截面很大。鋼框架屬于有側(cè)移結(jié)構(gòu)，因此較難滿足高烈度地區(qū)對建筑抗震性能的要求，建筑層數(shù)及高度受限較嚴(yán)重。變形較大，舒適度較差。

框架-支撐體系

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn)：

同純鋼框架建筑，可根據(jù)建筑功能的需求進(jìn)行梁柱的靈活布置，而支撐可選擇設(shè)置在不影響建筑使用功能的位置，構(gòu)件截面尺寸更小，進(jìn)一步增加建筑使用空間的利用率，同時降低了整體用鋼量。由于支撐的存在，較純框架建筑，鋼框架支撐體系抗側(cè)力能力有顯著增加。柱長細(xì)比限制較純框架結(jié)構(gòu)有較大優(yōu)勢，截面尺寸可有效減小，建筑層數(shù)和建造高度有較大提升。自重較輕，材料延性好，有利于抗震。

不足之處：

支撐布置受建筑功能的影響，不易找到合適布置位置。構(gòu)件截面較大，對建筑功能產(chǎn)生一定影響。

支撐（大撐）布置位置零散，造成結(jié)構(gòu)剛度不均勻。

集裝箱體系

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn)：

可像積木一樣將各個功能房間或戶型進(jìn)行多樣的組合。建設(shè)周期較短。取材較容易。

不足之處：

抗震性能較低，連接及單體強(qiáng)度較難滿足高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的高層建筑建設(shè)需求，適用于低、多層建筑。集裝箱常規(guī)尺寸難以滿足國內(nèi)住宅市場對層高和房間開間的要求。使用運(yùn)輸行業(yè)淘汰的集裝箱，可能會由于自身質(zhì)量問題產(chǎn)生安全隱患，但使用新集裝箱進(jìn)行改造成本較高。

鋼管束、鋼異形柱體系

該體系具有如下優(yōu)點(diǎn)：

采用鋼管束、鋼異形柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土剪力墻，基本做到室內(nèi)不凸柱，在平面空間上最大化的服務(wù)于建筑。同混凝土墻一樣，平面布置可跟隨建筑功能房間的需求靈活調(diào)整。鋼管束剪力墻、鋼異形柱較常規(guī)混凝土墻柱，承載力和構(gòu)件延性更好，施工效率更高。

不足之處：

較常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)，用鋼量增大。較常規(guī)鋼管混凝土柱，由于此類構(gòu)件空腔數(shù)量較多，截面較小，因此對混凝土作業(yè)的質(zhì)量要求更高，人工及材料成本有一定的上升。組合截面在工廠生產(chǎn)過程中，在具備完整的機(jī)械化生產(chǎn)線前，人工及時間成本較高，且焊接次數(shù)較多，焊縫較多，質(zhì)量較難控制，同時檢測成本也相應(yīng)提高。設(shè)計方法缺乏現(xiàn)行規(guī)范支持，設(shè)計工作需進(jìn)行論證。

二、設(shè)計和現(xiàn)澆混凝土建筑的建設(shè)流程相比，裝配式建筑的建設(shè)流程更加全面、精細(xì)和綜合，強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計和工廠生產(chǎn)的協(xié)同、內(nèi)裝修和工廠生產(chǎn)的協(xié)同、主體施工和內(nèi)裝修施工的協(xié)同。方案階段應(yīng)根據(jù)技術(shù)策劃實(shí)施方案做好平面設(shè)計、立面及剖面設(shè)計，為初步設(shè)計階段工作奠定基礎(chǔ)。依據(jù)技術(shù)策劃，遵循規(guī)劃要求，滿足使用功能；構(gòu)件的“少規(guī)格、多組合”，考慮成本的經(jīng)濟(jì)性與合理性；平面設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化與系列化，立面設(shè)計的個性化和多樣化，剖面層高，凈高的合理確定。初步設(shè)計階段應(yīng)與各專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，進(jìn)一步細(xì)化和落實(shí)所采用的技術(shù)方案的可行性。協(xié)調(diào)各專業(yè)技術(shù)要點(diǎn)，優(yōu)化構(gòu)件規(guī)格種類，考慮管線預(yù)留預(yù)埋；進(jìn)行專項(xiàng)經(jīng)濟(jì)評估，分析影響成本因素，制定合理技術(shù)措施。施工圖設(shè)計應(yīng)按照初步設(shè)計階段制定的技術(shù)措施進(jìn)行設(shè)計，形成完整可實(shí)施的施工圖設(shè)計文件。落實(shí)初步設(shè)計階段的技術(shù)措施，配合內(nèi)裝部品的設(shè)計參數(shù)，協(xié)調(diào)設(shè)備管線的預(yù)留預(yù)埋；推敲節(jié)點(diǎn)大樣的構(gòu)造工藝，考慮防水、防火的性能特征，滿足隔聲、節(jié)能的規(guī)范要求。構(gòu)件深化設(shè)計階段建筑專業(yè)可根據(jù)需要提供預(yù)制構(gòu)件的尺寸控制圖；構(gòu)件加工圖紙可由設(shè)計單位與預(yù)制構(gòu)件加工廠配合設(shè)計完成；采用BIM技術(shù)，提高預(yù)制構(gòu)件設(shè)計完成度與精確度。裝配式建筑的內(nèi)裝修設(shè)計應(yīng)遵循建筑、裝修、部品一體化的設(shè)計原則，應(yīng)滿足現(xiàn)行國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到適用、安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等各項(xiàng)指標(biāo)的要求。裝配式建筑的內(nèi)裝修應(yīng)采用工廠化生產(chǎn)的內(nèi)裝部品，實(shí)現(xiàn)集成化的成套供應(yīng)。部品和構(gòu)件宜通過優(yōu)化參數(shù)、公差配合和接口技術(shù)等措施，提高部品、構(gòu)件互換性和通用性。裝修部品應(yīng)有限選用綠色、環(huán)保材料，并具有可變性和適應(yīng)性，便于施工安裝、使用維護(hù)和維修改造。裝配式建筑的協(xié)同設(shè)計應(yīng)充分考慮裝配式建筑的特點(diǎn)及項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，利用信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間的協(xié)同配合，保證內(nèi)裝修設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備及管線、生產(chǎn)、施工形成完整的系統(tǒng)，利于實(shí)現(xiàn)裝配式建筑建造的設(shè)計技術(shù)要求。三、施工以預(yù)制框架結(jié)構(gòu)為例，一層施工完畢后，先吊裝上一層柱子，接著上主梁、次梁、樓板。為了增加裝配式構(gòu)件和現(xiàn)澆層之間的連接，確保結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性，裝配式構(gòu)件表面都留有鍵槽或進(jìn)行毛糙處理。裝配式構(gòu)件之間可以有多種連接方式，目前樓板通常采用7+8的形式。在裝配時，對各個配件都需要進(jìn)行編號。預(yù)制構(gòu)件吊裝統(tǒng)統(tǒng)結(jié)束后，就開始綁扎連接部位鋼筋，最后進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和梁板現(xiàn)澆層的澆筑。周而復(fù)始，直至完成制作。施工時需要注意這些：工字形截面柱的拼接接頭：柱的拼接節(jié)點(diǎn)一般都是剛接節(jié)點(diǎn)，柱拼接接頭應(yīng)位于框架節(jié)點(diǎn)塑性區(qū)以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右?？紤]運(yùn)輸方便及吊裝條件等因素，柱的安裝單元一般采用2層或3層1根，長度12m以下。根據(jù)設(shè)計和施工的具體條件，柱的拼接可采取焊接或高強(qiáng)度螺栓連接。非抗震設(shè)計時的焊縫連接，可采用部分熔透焊縫，坡口焊縫的有效深度不宜小于板厚度的1/2。有抗震設(shè)防要求的焊縫連接，應(yīng)采用全熔透坡口焊縫。翼緣一般為全熔透坡口焊接，腹板可為高強(qiáng)度螺栓連接，當(dāng)柱腹板采用焊接時，上柱腹板開K形坡口，要求焊透。箱形截面柱的拼接接頭應(yīng)全部采用焊接，為便于全截面熔透。箱形柱的焊接接頭：高層鋼結(jié)構(gòu)中的箱形柱與下部型鋼混凝土中的十字形柱相連時，應(yīng)考慮截面形式變化處力的傳遞平順。箱形柱的一部分力應(yīng)通過栓釘傳遞給混凝土，另一部分力傳遞給下面的十字形柱。兩種截面的連接處，十字形柱的腹板應(yīng)伸入箱形柱內(nèi)，形成兩種截面的過渡段。伸入長度應(yīng)不小于柱寬加200mm，過渡段截面呈田字形。過渡段在主梁下并靠緊主梁。兩種截面的接頭處上下均應(yīng)設(shè)置焊接栓釘，栓釘?shù)拈g距和列距在過渡段內(nèi)宜采用150mm，不大于200mm，沿十字形柱全高不大于300mm。型鋼混凝土中十字形柱的拼接接頭，因十字形截面中的腹板采用高強(qiáng)度螺栓連接施工比較困難，翼緣和腹板均宜采用焊接。次梁與主梁的連接：次梁與主梁的連接通常設(shè)計為鉸接，主梁作為次梁的支座，次梁可視作簡支梁。其拼接形式如下圖所示，次梁腹板與主梁的豎向加勁板用高強(qiáng)度螺栓連接，當(dāng)次梁內(nèi)力和截面較小時，也可直接與主梁腹板連接。當(dāng)次梁跨數(shù)較多，跨度、荷載較大時，次梁與主梁的連接宜設(shè)計為剛接，此時次梁可視作連續(xù)梁，這樣可以減少次梁的撓度，節(jié)約鋼材。主梁的側(cè)向隅撐：按抗震設(shè)計的框架梁，在梁可能出現(xiàn)塑性鉸處（通常距柱軸線1/10~1/8梁跨處），梁上下翼緣均應(yīng)設(shè)置側(cè)向偶撐。側(cè)向隅撐可按軸心受壓構(gòu)件計算，并應(yīng)滿足長細(xì)比要求。梁腹板開孔的補(bǔ)強(qiáng)：當(dāng)因管道穿過需要在梁腹板上開孔時，應(yīng)根據(jù)孔的位置和大小確定是否對梁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)圓孔直徑小于或等于1/3梁高，且孔洞間距大于3倍孔徑，并避免在梁端1/8跨度范圍內(nèi)開孔時，可不予補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)因開孔需要補(bǔ)強(qiáng)時，彎矩由梁翼緣承擔(dān)，剪力由孔口截面的腹板和孔洞周圍的補(bǔ)強(qiáng)板共同承擔(dān)。圓形孔的補(bǔ)強(qiáng)可采用套管、環(huán)形補(bǔ)強(qiáng)板或在梁腹板上加焊V形加勁肋等措施予以補(bǔ)強(qiáng)。梁腹板上開矩形孔時，對腹板的抗剪影響較大，應(yīng)在洞口周邊設(shè)置加勁板，其縱向加勁板伸過洞口的長度不小于矩形孔的高度，加勁肋的寬度為梁翼緣寬度的1/2，厚度與腹板相同。四、關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)涉及到很多方面，如裝配式混凝土建筑設(shè)計技術(shù)、主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備、裝飾裝修一體化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計技術(shù)、裝配式組合結(jié)構(gòu)體系設(shè)計技術(shù)、裝配式高性能結(jié)構(gòu)體系及連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計技術(shù)、與構(gòu)件設(shè)計相協(xié)同的自動化加工技術(shù)、混凝土布料控制技術(shù)和模具組裝智能化控制技術(shù)、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的BIM信息化等等。五、對建筑設(shè)計的要求在建筑設(shè)計過程中，前期的技術(shù)策劃對項(xiàng)目的實(shí)施起到十分重要的作用，設(shè)計單位應(yīng)充分考慮項(xiàng)目定位、建設(shè)規(guī)模、裝配化目標(biāo)、成本限額以及各種外部條件影響因素，制定合理的建筑概念方案，提高預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，并與建設(shè)單位共同確定技術(shù)實(shí)施方案，為后續(xù)的設(shè)計工作提供設(shè)計依據(jù)。初步設(shè)計以專業(yè)技術(shù)要求點(diǎn)為依據(jù)，做好協(xié)調(diào)設(shè)計；根據(jù)建筑要求設(shè)計現(xiàn)澆底部層數(shù)；對不同專業(yè)管線、以及設(shè)備預(yù)埋位置進(jìn)行考量，進(jìn)而選擇適合的預(yù)制構(gòu)件；注重建筑項(xiàng)目的穩(wěn)定性、價值性，對建筑施工時間、質(zhì)量、所需費(fèi)用等進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而制定出合理的技術(shù)方法。施工方案設(shè)計參照初步設(shè)計技術(shù)方法、內(nèi)部裝飾部品、預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計參數(shù)，在進(jìn)行裝配式建筑施工方案設(shè)計過程中，需要對不同專業(yè)的預(yù)埋預(yù)留構(gòu)件作