装配式建筑结构设计要点

装配式建筑结构设计要点摘要：装配式建筑具有可量产且成品质量高、缩短工期、施工现场噪音少粉尘少等诸多优点，符合绿色建筑发展理念，目前全国各地装配式建筑项目数量与日俱增。本文将从结构设计的角度出发浅析装配式建筑的设计要点，主要包括以下内容：一是区分预制率和装配率两个不同的概念；二是结合项目实际需求，对现浇部分和装配部分进行合理划分；三是装配式建筑结构设计的概念需清晰明确、计算结果能如实反映结构的真实受力状态；四是装配式建筑施工图纸绘制中应注意的细节，涉及构件拆分图和深化详图两类图纸。关键词：装配率；预制构件；结构计算；拆分详图前言装配式建筑凭借绿色又快速的生产方式成为了绿色建筑的典型代表，各地住建部门在国家绿色建筑理念的倡导下大力支持当地装配式建筑发展，提出了分期缴纳土地出让金、容积率奖励、商品住宅预售许可提前等激励措施，因此，短时期内装配式建筑已经从理论层面迅速发展到了施工现场，各地的装配式工厂也如雨后春笋一般成长起来，装配式建筑开始进入程序化量产模式。掌握装配式建筑结构设计要点，是绿色建筑发展趋势对结构设计行业从业者提出的必然要求。1.区分预制率和装配率的概念在各地的装配式项目中装配率是一个金标准，作为衡量项目装配化程度的指标，是各项政策申报的一项重要数据。但在实际设计工作中，往往有设计者不能清楚区分“预制率”和“装配率”这两个概念。预制率是指单位建筑±0.000标高以上，结构构件采用预制混凝土构件的混凝土用量占全部混凝土用量的体积比。装配率是单位建筑±0.000标高以上，围护和分隔墙体，装修与设备管线采用预制部品部件的综合比例。国标《装配式建筑评价标准》中对装配率有统一规定，各省市如北京、上海、江苏、湖北也出台了针对当地的装配率计算细则，只不过各地方标准在计算的构件范围和各类构件重要性占比中有所区别。一般来说，装配式混凝土单体建筑需同时满足结构预制率和装配率的要求；钢结构单体建筑则应满足装配率的要求，装配式钢结构的装配率体现在围护结构、管线分离及设备等方面。1.合理划分现浇部分和装配部分从结构设计角度来看，装配式预制结构构件可以分为水平构件、竖向构件、空间构件三大类，水平构件主要包括楼板、阳台板、空调板、楼梯梯段板等，而竖向构件主要包括框架柱、剪力墙、女儿墙等，空间构件则包括飘窗、转角墙、卫生间、厨房等。目前装配式项目常规的做法是仅做水平构件预制，主要是楼板预制加上楼梯梯段板预制。仅做水平构件预制，相对于竖向构件来说，其结构整体稳定性更好；相对于空间构件来说，其运输、堆载、吊装等施工过程会更容易。当然在预制率要求较高时，也会考虑竖向构件和空间构件进行预制。在明确预制构件的类型基础上，要进一步对结构的现浇部分和装配部分进行空间和平面上详细划分，形成构件拆分图，以便预制工厂形成深化详图和制作预制产品。在划分现浇部分和装配部分，需遵循以下原则：（一）合理选择预制构件的范围。地下室、底部加强部位等楼层；框架首层柱;结构转换层、上部结构嵌固部位、屋面板及其他受力复杂楼层的楼盖；公共前室、降板卫生间等特殊区域应尽量采用现浇。另外在预制率达到要求时首层顶板一般不做预制楼板。（二）选择合适的构件接缝位置，避开洞口、异形、降板及其他受力复杂的部位，接缝宜设置在次要受力方向且避开最大受力截面。（三） 考虑批量生产的可行性。尽量减少构件类型，提高构件标准化程度，即尽可能减少预制工厂的预制模板数量。（四） 最好划分成一字型的预制构件，避免形成空间构件，降低运输、堆载及吊装的难度。1.设计概念清晰明确，计算结果如实反映结构的真实受力状态装配式建筑核心的设计观念是“等同现浇”，如何做到与现浇一致，同时保障结构安全可靠，需要我们在设计时概念清晰明确，计算结果能如实反映结构的真实受力状态。常规的做法是先对结构进行整体计算，再针对预制的情况进行计算复核。对于叠合板，需要利用理正等软件按单向板复核计算；对于预制楼梯，需要进行挑耳的抗剪计算。对于装配整体式剪力墙结构，根据《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231-2016规定，一是在结构模型中定义清楚同一层内现浇墙肢和预制墙肢，并对现浇墙肢水平地震作用弯矩、剪力宜乘以不小于1.1的增大系数；二是需要针对单片预制墙肢进行剪力墙的水平接缝受剪计算。对于预制女儿墙，一般由剪力墙的后浇段延伸至女儿墙顶（压顶下）作为女儿墙的支座，女儿墙下端的浆锚连接仅作为构造连接，那么此时需要对后浇段进行抗剪承载力验算。1.构件拆分图及深化详图的绘制装配式项目图纸表达的思路一般是平面图纸表达构件拆分，详图表示单个预制构件的做法，具体做法可参考国标图集。构件拆分图常由设计单位完成；详图常由预制构件加工厂完成，也可由设计单位与预制构件加工厂配合设计完成。在制作构件拆分图纸时，设计人员一方面要充分考虑构件运输、堆载、吊装等问题，明确塔吊型号、进场路线及堆放位置（如果堆放区域超过覆土荷载，经复核承载能力不足时可在车库顶板下做支撑）；另一方面要加强与预制加工厂的联系，沟通预制件模板制作及脱模可行性等问题。根据实际情况，不断调整预制构件拆分设计，才可以使设计更为合理。设计人员还可借助BIM技术，通过构建仿真模型的方式，自动展开设计检查，完善构件拆分。在制作深化详图时，设计人员需要保证图纸的深化程度达到可直接生产及施工的要求，需表达清楚钢筋的排布及节点构造等诸多细节。如叠合楼板深化详图要包含预制底部布置图、现浇钢筋图及吊点图，此外还有预制底板剖面详图、配件表、钢筋表、说明等内容。对于预制构件需要预留洞口、预埋管线等情况，应该与机电、水、暖、建筑各专业提前沟通清楚，保证预留位置可操作性，并及时将洞口及管线预留反映到预制构件详图中，在现场施工中未经设计允许，严禁对预制构件留洞或切割。结语从《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》到《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，再到今年4月住建部最新发布的《装配式住宅设计选型标准》（JGJ/T494-2022），可以看到绿色建筑是近些年一直在积极倡导的建筑理念，符合绿色建筑理念的装配式建筑其设计也会更趋向于标准化发展。作为结构设计从业者，需尽早掌握装配式结构设计要点，适应建筑行业发展新趋势；此外，还可在实际设计工作中积累经验，不断完善，推动装配式建筑不断向更好更优的方向发展。参考文献：1.