基于建构体系下工程建筑结构的施工与设计
蔡园园
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

蔡园园,. 基于建构体系下工程建筑结构的施工与设计[J]. 中国建筑,20234. DOI:10.12721/ccn.2023.157010.
摘要: 建筑业作为国家的支柱产业,对经济社会发展起着非常重要的作用。但随着社会能源资源的逐渐消耗、民众对住宅的环保理念在逐渐增强,节约资源能源,减少劳动力的消耗,已经成为整个社会对建筑业发展提出的新要求,改良建筑业的劳动工具、加大机械化的作业程度、转变作业的方式方法、增加作业的自动化成分,已成为大势所趋。
关键词: 装配式建筑结构;体系;BIM设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157010
基金资助:

1装配式建筑概述

装配式建筑与传统建筑建造方式不同,装配式建筑是指用的梁、板、柱、剪力墙等构件在工厂制作完成后运往工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快,受气候条件制约小,节约劳动力并可提高建筑质量。上世纪50~60年代是装配式建筑最起步和发展阶段;70~80年代是装配式建筑迅速发展阶段,以装配大板建筑体系为代表,相关标准开始配套和完善;90年代~本世纪初是装配式建筑发展的低迷阶段,现浇式建筑工业快速发展, 预制构件在建筑领域几乎消亡。然而,在生态环境保护备受重视的今天,装配式建筑因具有绿色环保特征,受到人们的青睐,得到了国家的大力支持。

2.装配式建筑的主要优点及实施的意义

装配式建筑结构将建筑施工的综合质量提升到一个新的台阶,与常规施工技术相比,其优势主要表现在以下几个层面:装配式技术中轻质墙板的比例更大,使得施工过程更加简单,快捷,节约了大量人力与物力,对于控制施工成本具有重要作用,同时使建筑施工更具有灵活性;在保证施工质量的基础上,提升了建筑施工的速度,有效缩短工程周期。将施工中对环境、交通等方面的影响性降至最低,对于提升建筑企业的综合经济效益更具有关键性作用;在装配式建筑结构的施工中,对施工人员的数量及技术要求较低,有助于对施工质量进行有效控制。同时与以往施工技术相比,装配式建筑结构的原材料在种类以及数量上均较低,保障了现场施工中的安全性,更符合绿色发展理念。装配式建筑实施的意义:通过标准化设计的优化减少因设计不合理导致的材料、资源浪费;通过工厂化的生产减少现场手工湿作业带来的建筑垃圾、污水排放等;通过装配化施工减少噪音排放、现场扬尘、运输遗洒、提高施工质量和效率;通过信息化技术,依靠动态参数,实施定量、动态的全生命周期的管理,以最少的资源投入,达到高效、低耗和环保。

3装配式建筑施工的特征

装配式建筑施工特征主要有:

3.1施工标准化。以标准层每层、每户为单元,根据结构特征和便于构件制作和安装的原则将结构拆分成不同种类的构件(如墙、梁、板、楼梯等)并绘制结构拆分图。相同类型的构件尽量将截面尺寸和配筋等统一成一个或少数几个种类,同时对钢筋都进行逐根的定位,并绘制构件图,这样便于标准化的生产、安装和质量控制。

3.2现场施工简便。各预制构件可在工厂内产业化生产,运至施工现场直接安装施工,方便快捷,有利于节能环保。构件的标准化和统一化注定了现场施工的规范化和程序化,使施工变得更方便操作,使工人能更好更快的理解施工要领和安装方法。

3.3环保节能。标准化统一化的加工减少了材料的浪费;现场基本取消湿作业,初装修均采用装配施工大大减少了建筑垃圾的产生;模板除在梁柱交接的核心区使用外,基本不再使用,大大降低了木材的利用率。

4预制装配式建筑结构设计核心关键

4.1预制装配式框架结构体系

框架结构因具备使用简单,运输方便以及质量较轻等优势在施工建设中得到广泛运用,且主要运用于对高层建筑的施工中,与当前建设方向相符。该结构中以预制叠合板与预制叠合梁最为关键,而上述两部分构件均在工厂直接制造而来,现场仅需要进行简单的浇筑与焊接。为保证施工质量,在设计中需注意以下几方面:(1)结构整体必须做到平整规则,对应内部支撑体系因具备足够强度与韧性,满足结构在使用过程中承载力要求。同时,各个梁柱的中轴线必须维持在同一水平面上;(2)采用刚接点对梁与柱间的交接部位进行处理,且框架基础必须满足强度、刚度与稳定性要求。所采用的混凝土强度等级应在C30以上;(3)需要对内部构件之间的焊接方式进行合理选择,结合构件所处环境以及承载力特点,对焊缝形式以施焊方式进行选择。针对承担剪力、弯矩以及扭矩等作用时,需要对承载力设计要求分开计算。

4.2预制装配式剪力墙结构体系

对于剪力墙的设计需要注意以下几点:(1)结合使用环境与条件,对纵横墙结构进行选择,并充分考虑外部动、静荷载对墙体的作用,确保墙体各方面力学性能满足正常使用的需求;(2)在横墙布置的过程中,针对两侧端部的山墙结构需要安置承重墙板。内墙则需要结合抗侧力构件承载力特点,对内力进行计算并布置合适的承重墙板以及填充墙板;(3)对于剪力墙间的连接部位,需要结合承受力特点进行构造设计。

4.3 BIM设计具体应用点

图纸会审方面:

相关专业人员开始依据施工图纸创建施工图设计模型,在创建模型过程中,发现图纸中隐藏问题,并将问题进行汇总。图纸会审时,以三维模型作为媒介,对问题进行逐一解决,大大提高沟通效率。

深化设计方面:

基于BIM的深化设计,可以直接导出施工图。在多专业进修协调深化设计时,各专业深化设计后的模型按照统一的坐标原点和高程整合在一起,形成项目的整体模型;在三维模型中通过碰撞检查发现各专业之间的碰撞点,还可通过三维漫游,以第三人的视角对三维模型进行巡视,发现问题,最后各方协调解决 相关问题。

施工组织与方案优化方面:

基于BIM的施工组织设计结合三维模型对施工进度相关控制节点进行施工模拟,能够为劳动力计算、材料、机械、加工预制品等统计提供了新的解决方法。在进行施工模拟过程中,将资金以及相关材料资源数据录入到模型当中,在进行施工模拟的同时也可查看在不同的进度节点相关资源的投入情况。

设计变更方面:

基于BIM的设计变更,为监理和业主方对变更进行审核时提供变更前后直观的模型对比;利用变更后的BIM模型可自动生成并导出施工图纸,用于指导下一步的施工;利用软件的工程量自动统计功能,可自动统计变更前后以及不同的变更方案所产生的相关工程量的变化,为设计变更的审核提供参考。

5预制装配式建筑结构发展分析

作为建筑工业化建设的主要内容,在实际设计过程中需要充分考虑不同区域抗震烈度的不同,以及建筑节能上的需求、结构特点开发适用性更强的预制装配式结构。在不断提升预制率的同时,保障工程的整体质量,持续提升专业化水平。紧紧围绕由简单到复杂,由低级到高级的方式,逐步推动预制叠合构件以及非受力构件的发展。充分发挥预制装配式建筑结构的各方面特点,实现对当前施工技术的全面提升,彻底改变以往长周期、大劳动力的建设方式。在不断完善设计理念的过程中,实现预制构件的自动化生产。需要注意的是,与常规建筑构件设计相比,预制装配式建筑结构的设计要求更高,为此必要要求设计师熟练的掌握各个建筑结构的特点以及力学知识,并持续关注建筑行业的发展动向,使得预制装配式构件更加具有安全性、稳定性,贴合社会发展的实际需求。

6结语

装配式结构的建筑设计,应在满足建筑功能的前提下,实现基本单元的模数化、标准化定型,以提高定型的标准化建筑构配件的重复使用率,这将非常有利于降低造价;它不仅可以降低劳动强度,还有利于生态环境保护。但目前装配式建筑在工厂制造的成本较高,相关的技术还不成熟,不同的装配式建筑在结构体系与设计上的方式并不相同,注意要点也存在差异,希望加大装配式建筑在我国的设计与应用力度。

参考文献:

[1]刘琼,李向民,许清风. 预制装配式混凝土结构研究与应用现状[J]. 施工技术,2014,43(22):9-14+36. [2017-08-21].

[2]韦玮. 全预制装配式混凝土结构节点研究[D].东北大学,2014.

[3]赖伟山. 新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究[D].广州大学,2014.