装配式结构建筑调研报告

装配式结构建筑调研报告随着科学技术的不断发展，建筑方面我们越来越追求效率，追求技术与生产的结合装配式建筑政府推广力度大，前景广阔。以下是针对装配式建筑的一些分析：

一、结构体系

目前多高层装配式钢结构建筑的结构体系，传统的有纯框架、框架-支撑体系，新型的有集装箱、钢管束、钢异形柱等。各类钢结构体系的特点如下。

纯框架体系

该体系具有如下优点：

可根据建筑功能的需求进行梁柱的灵活布置，可增加建筑使用空间的利用率。自重较轻，材料延性好，有利于抗震。构件的生产、运输和现场的安装快。

不足之处：

由于纯钢框架抗侧力刚度较小，为了控制位移，构件的截面很大。钢框架属于有侧移结构，因此较难满足高烈度地区对建筑抗震性能的要求，建筑层数及高度受限较严重。变形较大，舒适度较差。

框架-支撑体系

该体系具有如下优点：

同纯钢框架建筑，可根据建筑功能的需求进行梁柱的灵活布置，而支撑可选择设置在不影响建筑使用功能的位置，构件截面尺寸更小，进一步增加建筑使用空间的利用率，同时降低了整体用钢量。由于支撑的存在，较纯框架建筑，钢框架支撑体系抗侧力能力有显著增加。柱长细比限制较纯框架结构有较大优势，截面尺寸可有效减小，建筑层数和建造高度有较大提升。自重较轻，材料延性好，有利于抗震。

不足之处：

支撑布置受建筑功能的影响，不易找到合适布置位置。构件截面较大，对建筑功能产生一定影响。

支撑（大撑）布置位置零散，造成结构刚度不均匀。

集装箱体系

该体系具有如下优点：

可像积木一样将各个功能房间或户型进行多样的组合。建设周期较短。取材较容易。

不足之处：

抗震性能较低，连接及单体强度较难满足高抗震设防烈度地区的高层建筑建设需求，适用于低、多层建筑。集装箱常规尺寸难以满足国内住宅市场对层高和房间开间的要求。使用运输行业淘汰的集装箱，可能会由于自身质量问题产生安全隐患，但使用新集装箱进行改造成本较高。

钢管束、钢异形柱体系

该体系具有如下优点：

采用钢管束、钢异形柱代替传统混凝土剪力墙，基本做到室内不凸柱，在平面空间上最大化的服务于建筑。同混凝土墙一样，平面布置可跟随建筑功能房间的需求灵活调整。钢管束剪力墙、钢异形柱较常规混凝土墙柱，承载力和构件延性更好，施工效率更高。

不足之处：

较常规钢结构，用钢量增大。较常规钢管混凝土柱，由于此类构件空腔数量较多，截面较小，因此对混凝土作业的质量要求更高，人工及材料成本有一定的上升。组合截面在工厂生产过程中，在具备完整的机械化生产线前，人工及时间成本较高，且焊接次数较多，焊缝较多，质量较难控制，同时检测成本也相应提高。设计方法缺乏现行规范支持，设计工作需进行论证。

二、设计和现浇混凝土建筑的建设流程相比，装配式建筑的建设流程更加全面、精细和综合，强调建筑设计和工厂生产的协同、内装修和工厂生产的协同、主体施工和内装修施工的协同。方案阶段应根据技术策划实施方案做好平面设计、立面及剖面设计，为初步设计阶段工作奠定基础。依据技术策划，遵循规划要求，满足使用功能；构件的“少规格、多组合”，考虑成本的经济性与合理性；平面设计的标准化与系列化，立面设计的个性化和多样化，剖面层高，净高的合理确定。初步设计阶段应与各专业进行协同设计，进一步细化和落实所采用的技术方案的可行性。协调各专业技术要点，优化构件规格种类，考虑管线预留预埋；进行专项经济评估，分析影响成本因素，制定合理技术措施。施工图设计应按照初步设计阶段制定的技术措施进行设计，形成完整可实施的施工图设计文件。落实初步设计阶段的技术措施，配合内装部品的设计参数，协调设备管线的预留预埋；推敲节点大样的构造工艺，考虑防水、防火的性能特征，满足隔声、节能的规范要求。构件深化设计阶段建筑专业可根据需要提供预制构件的尺寸控制图；构件加工图纸可由设计单位与预制构件加工厂配合设计完成；采用BIM技术，提高预制构件设计完成度与精确度。装配式建筑的内装修设计应遵循建筑、装修、部品一体化的设计原则，应满足现行国家规范标准要求，达到适用、安全、经济、节能、环保等各项指标的要求。装配式建筑的内装修应采用工厂化生产的内装部品，实现集成化的成套供应。部品和构件宜通过优化参数、公差配合和接口技术等措施，提高部品、构件互换性和通用性。装修部品应有限选用绿色、环保材料，并具有可变性和适应性，便于施工安装、使用维护和维修改造。装配式建筑的协同设计应充分考虑装配式建筑的特点及项目的技术经济条件，利用信息化技术手段实现各专业间的协同配合，保证内装修设计、建筑结构、机电设备及管线、生产、施工形成完整的系统，利于实现装配式建筑建造的设计技术要求。三、施工以预制框架结构为例，一层施工完毕后，先吊装上一层柱子，接着上主梁、次梁、楼板。为了增加装配式构件和现浇层之间的连接，确保结构的可靠性和安全性，装配式构件表面都留有键槽或进行毛糙处理。装配式构件之间可以有多种连接方式，目前楼板通常采用7+8的形式。在装配时，对各个配件都需要进行编号。预制构件吊装统统结束后，就开始绑扎连接部位钢筋，最后进行节点和梁板现浇层的浇筑。周而复始，直至完成制作。施工时需要注意这些：工字形截面柱的拼接接头：柱的拼接节点一般都是刚接节点，柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用2层或3层1根，长度12m以下。根据设计和施工的具体条件，柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。非抗震设计时的焊缝连接，可采用部分熔透焊缝，坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的1/2。有抗震设防要求的焊缝连接，应采用全熔透坡口焊缝。翼缘一般为全熔透坡口焊接，腹板可为高强度螺栓连接，当柱腹板采用焊接时，上柱腹板开K形坡口，要求焊透。箱形截面柱的拼接接头应全部采用焊接，为便于全截面熔透。箱形柱的焊接接头：高层钢结构中的箱形柱与下部型钢混凝土中的十字形柱相连时，应考虑截面形式变化处力的传递平顺。箱形柱的一部分力应通过栓钉传递给混凝土，另一部分力传递给下面的十字形柱。两种截面的连接处，十字形柱的腹板应伸入箱形柱内，形成两种截面的过渡段。伸入长度应不小于柱宽加200mm，过渡段截面呈田字形。过渡段在主梁下并靠紧主梁。两种截面的接头处上下均应设置焊接栓钉，栓钉的间距和列距在过渡段内宜采用150mm，不大于200mm，沿十字形柱全高不大于300mm。型钢混凝土中十字形柱的拼接接头，因十字形截面中的腹板采用高强度螺栓连接施工比较困难，翼缘和腹板均宜采用焊接。次梁与主梁的连接：次梁与主梁的连接通常设计为铰接，主梁作为次梁的支座，次梁可视作简支梁。其拼接形式如下图所示，次梁腹板与主梁的竖向加劲板用高强度螺栓连接，当次梁内力和截面较小时，也可直接与主梁腹板连接。当次梁跨数较多，跨度、荷载较大时，次梁与主梁的连接宜设计为刚接，此时次梁可视作连续梁，这样可以减少次梁的挠度，节约钢材。主梁的侧向隅撑：按抗震设计的框架梁，在梁可能出现塑性铰处（通常距柱轴线1/10~1/8梁跨处），梁上下翼缘均应设置侧向偶撑。侧向隅撑可按轴心受压构件计算，并应满足长细比要求。梁腹板开孔的补强：当因管道穿过需要在梁腹板上开孔时，应根据孔的位置和大小确定是否对梁进行补强。当圆孔直径小于或等于1/3梁高，且孔洞间距大于3倍孔径，并避免在梁端1/8跨度范围内开孔时，可不予补强。当因开孔需要补强时，弯矩由梁翼缘承担，剪力由孔口截面的腹板和孔洞周围的补强板共同承担。圆形孔的补强可采用套管、环形补强板或在梁腹板上加焊V形加劲肋等措施予以补强。梁腹板上开矩形孔时，对腹板的抗剪影响较大，应在洞口周边设置加劲板，其纵向加劲板伸过洞口的长度不小于矩形孔的高度，加劲肋的宽度为梁翼缘宽度的1/2，厚度与腹板相同。四、关键技术关键技术涉及到很多方面，如装配式混凝土建筑设计技术、主体结构与围护结构、建筑设备、装饰装修一体化、标准化设计技术、装配式组合结构体系设计技术、装配式高性能结构体系及连接节点设计技术、与构件设计相协同的自动化加工技术、混凝土布料控制技术和模具组装智能化控制技术、装配式混凝土结构的BIM信息化等等。五、对建筑设计的要求在建筑设计过程中，前期的技术策划对项目的实施起到十分重要的作用，设计单位应充分考虑项目定位、建设规模、装配化目标、成本限额以及各种外部条件影响因素，制定合理的建筑概念方案，提高预制构件的标准化程度，并与建设单位共同确定技术实施方案，为后续的设计工作提供设计依据。初步设计以专业技术要求点为依据，做好协调设计；根据建筑要求设计现浇底部层数；对不同专业管线、以及设备预埋位置进行考量，进而选择适合的预制构件；注重建筑项目的稳定性、价值性，对建筑施工时间、质量、所需费用等进行综合分析，进而制定出合理的技术方法。施工方案设计参照初步设计技术方法、内部装饰部品、预制构件的设计参数，在进行装配式建筑施工方案设计过程中，需要对不同专业的预埋预留构件作