引言
随着国内建筑业生产方式由粗放式向集约式转变,2016年,国务院常务会议决定,大力发展装配式建筑,推动产业结构调整升级,争取10年使装配式建筑占新建建筑的30%左右。可见,装配式建筑将成为我国建筑业未来发展的确定性趋势。2020年,全国新开工装配式建筑6.3亿㎡,较上年增长近50%,占新建建筑面积比例的20.50%。2021年湖北省住房和城乡建设厅、发改委等9部门印发了《关于推动新型建筑工业化与智能建造发展的实施意见》,更加具体地阐述了湖北省新型建筑工业化的指导思想、发展目标、重点工作、保障措施,为全面实现建筑产业现代化奠定基础。
1装配式建筑特征
(1)标准化生产。按照建筑结构特点,根据方便生产、装配等原则,将其分解为各种构件(如墙、梁、板等),并画出建筑物的分割图表。在同一类型的构件中,应尽可能地将构件的截面尺寸、配筋等统一为一种或多种形式,对各构件的节点进行定位,并绘出构件图,以方便生产、安装和质量管理。(2)设计多样性。以往的房屋多为承重墙、小开间的形式,不能将所有的区域都分割开来。而在装配式建筑中,大面积的开放空间,用户可以按照需要自由划分出喜欢的空间。(3)工程质量可靠。由于预制装配式结构的各种部件都是在工厂中集中生产的,因此整体化程度越高,可以保证产品的生产质量,同时也能避免传统的施工技术和各种外界环境的制约。在施工过程中,各部件按一定的顺序进行施工,具有较高的专业化水平和较好的施工质量。(4)环境友好,节约能源。大部分构件在场内加工,标准统一的生产流程能减少材料的损失;装配过程已基本淘汰了湿法式施工,前期工程完全采取装配式的方法,大大减少了建筑废弃物的产生;现在,除梁柱交接处的中心部分使用模板外,大部分都已经被淘汰,因此使用的木材数量大大减少。
2装配式建筑工程设计要点
2.1 剪力墙结构设计
剪力墙是用钢筋混凝土墙板代替以往框架结构中的梁柱,主要是用来承担建筑物中风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体,能够有效控制建筑结构中的水平力。这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向力和水平力的结构被称作剪力墙结构。剪力墙结构的特点就是可以承受建筑结构中来自各个方向的压力,是一个与墙体、楼板共同组成的受力系统。但是,剪力墙结构也有其自身缺点,它的建筑材料耗费大、造价高且施工困难,一旦在建筑结构中应用就不能拆除或破坏。在实际中可以采用这种剪力墙结构,包括侧板,侧板内侧设有端部剪力墙,端部剪力墙侧面设有缝间剪力墙,侧板、端部剪力墙及缝间剪力墙之间通过连接管连接,且连接管一端延伸在侧板外侧,且连接管位于侧板外侧的一端安装有管卡,管卡用于将侧板、端部剪力墙及缝间剪力墙固定,缝间剪力墙外侧安装有加强板,加强板与缝间剪力墙之间通过内置螺钉固定连接,侧板内设有止水钢板,止水钢板不止一个,且止水钢板底部均横向设有加劲肋,加劲肋与止水钢板底部之间连接有密封垫。这种剪力墙结构具有良好的承载能力,具有较大的抗侧刚度和后期承载能力,连接性能良好,起到一定的抗震作用,还能有效改善施工缝位置处的防水性能。剪力墙结构在建筑设计中的运用适应了现代城市建筑安全性和实用性的需求。在剪力墙结构设计中要充分考虑整个建筑结构的特点,控制高度和宽度,保证其对压力的承受能力。
2.2 布置结构平面
装配整体式剪力墙结构,平面布置宜简单化、模数化,刚度、质量宜均匀布置,达到承载力均匀分布,避免严重不规则现象的出现。竖向构件布置宜上下连续贯通,外墙窗洞口尽量采用规整模数,竖向布置防止较大缩进或者出挑,结构侧向刚度最好从建筑物底部向上,均匀变化,避免刚度突变。对于装配式混凝土建筑,结构专业应当从方案设计阶段开始介入,将预制构件的模数化要求、构件的可实施性提供给技术人员。考虑建筑物整体的经济性,避免由于前期缺少沟通,造成方案后期还在修改的现象,影响项目的整体工期。
2.3 方案设计优化
BIM平台上装配率计算结果如果低于预期装配率78%,在设计过程中仍然需要按照78%设置装配率;并在BIM平台上根据预制构件的权重调整其应用比例,当应用比例发生变化后,方案设计内容也需要做出合理的调整。按照58.8%的装配率进行设计,预制墙板应用比例为58.11%、预制叠合楼板应用比例为60.5%、预制楼梯应用比例为2.2%、女儿墙应用比例为100%;将装配率设置为78%,调整后得到新的方案:预制墙板应用比例为64.5%、预制叠合楼板应用比例为70.04%、预制楼梯应用比例为2.84%、女儿墙应用比例为100%。经过调整预制墙板的应用比例增幅6.39%、预制叠合板的应用比例增幅9.54%、预制楼梯的应用比例增幅0.64%。
2.4 多专业协同设计要点
预制件的制造水平要求较高,例如内部钢筋、雨水管道等都是按照项目的要求在工厂内提前进行制作。而对于预制件的深入设计,则要求建筑、结构、机电等专业的专业人士共同合作,才能有效地解决各个专业之间的矛盾,从而保证工程的正常进行。在多专业协作设计中,BIM技术可以灵活运用,通过模型分析,更直观地对各个专业进行评估,能直观地发现问题,并进行有效的协调。当某个专业的参数发生变化时,可以根据这些参数的变动进行相应的调整,从而减少设计者的工作量。在各个专业协作的基础上,设计单位要主动与施工方、构件生产方等参与方进行协调。设计者要深入工厂进行现场调查,了解生产情况,并结合当前的发展情况,进行合理的资源分配和设计。比如,工厂的吊装埋件采用带螺纹的套管,在设计中尽量避免使用吊环、吊钉作为吊件,如果采用了则会导致厂家重新进行招标、采购工作,使工程造价增高,工期延长,影响装配工程的顺利实施。
3 结束语
装配式建筑是实现建筑工业化的重要手段,也是未来建筑业提升和发展的方向。湖北地区相对发展稳定,但还需要向北京、浙江等地学习。同时,湖北装配式建筑的建造还较单一、拘谨,随着未来模块化的推进,建筑的自由性会有较大提高。工业化建筑不同于传统的现浇结构,需要在设计、施工、运行全过程中分析及优化全产业链资源,并要求设计单位、施工单位、预制构件厂等互相密切配合,实现设计、制造、施工一体化发展。
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