装配式住宅结构设计要点分析

宋晓光 曾升

摘要：本文对装配式住宅结构设计的特点进行分析，并介绍在各设计阶段需完成的内容，分析关键点，明确设计步骤及要点，提出相关的建议。

关键词：装配式建筑;装配率;预制率;PC构件拆分;PC构件深化设计

近年，国家出台了一系列关于促进建筑产业升级、大力发展装配式建筑的相关政策，发布了装配式建筑相关的设计验收规范。各地区在居住用地出让时，对装配式建筑的预制装配率等均进行了具体的要求。装配式建筑与传统现浇建筑相比，在建造方式、成本造价、设计内容和流程、验收内容和流程等方面均有很多不同，故在装配式住宅建筑结构设计时，应结合其特点调整设计内容、方法、流程，并把控好关键点。

一、装配式住宅设计特点

与传统现浇住宅建筑相比，新型装配式住宅建筑结构设计的特点如下：

（一）装配式建筑需采用建筑、结构、机电、内装、幕墙等全专业一体化设计。各专业间互为条件，互相制约，大量施工及安装工作需在前期设计时精准确定。综合全过程整体考虑，合理高效确定装配方案、构件拆分及连接大样。

（二）装配式住宅结构的竖向构件、水平构件等采用预制构件，并通过现浇节点等可靠的连接方式装配而成，虽等同于现浇结构，但仍应依据装配式結构设计相关规范进行设计。

（三）装配式结构设计包含装配式设计和PC构件深化设计两部分。装配式设计成果图供施工单位使用，PC构件深化设计成果图供预制构件生产厂家生产和吊装使用。

（四）装配式住宅建筑的建造成本高于传统现浇住宅建筑，且预制装配率越高的建筑建造成本越高。尽可能的减少预制构件的模板种类，实现构件模块化，保证构件加工品质、施工效率及成本控制。

二、建筑方案阶段

传统的住宅建筑设计，由于体型相对简单且采用现浇施工工艺，故建筑方案阶段一般不考虑结构设计和施工难度。装配式住宅建筑方案阶段，需同步进行装配式方案设计，装配式方案的深度和合理性对后续的施工图设计、装配式设计、PC构件深化设计、建造施工可行性、工期以及项目建造成本影响很大。装配式方案设计应着重考虑以下几个方面：装配式建筑单体确定、装配体系方案确定、保温体系确认、平立面设计方向、PC构件平立面拆分方案、确定预制构件范围、估算预制装配率、判定是否存在结构抗震超限及预制超限。装配式方案阶段设计要点如下：

（一）外墙采用预制剪力墙板的单体楼立面方案设计尽量实现标准层不变化，立面造型通过底部加强部位及屋面造型实现;

（二）平面采用预制叠合楼板的单体楼的平面方案设计应考虑少户型、多组合;采用预制夹心保温外墙板的单体楼需考虑外墙加厚对建筑面积计容的影响;

（三）方案平面布置尽量规整，即充分考虑PC拆分的相应要求，提高PC构件复用率，减少PC构件种类，以实现节省造价、方便安装施工的目标。

三、初步设计阶段

初步设计阶段，应基本确定PC体系、预制构件比例、PC构件平面、立面布置及拆分原则、重要节点构造、预制率计算。配合建筑、机电、室内装修、幕墙等专业方案确认，评估对装配式方案的影响，以保证方案阶段确定的装配式方案能够顺利实现，并进一步优化改进装配方法，优化装配工序，提高装配效率。另外，如果有抗震超限审查或PC新体系专项评审，此阶段需完成。

四、施工图设计阶段

施工图设计阶段应完成两大部分内容：1）根据《装配式混凝土建筑技术标准》、《装配式混凝土结构技术规程》及各地区规程，确定装配式结构的结构体系、适用高度、抗震等级、内力调整要求、构件计算参数等进行结构整体计算及施工图绘制。2）PC构件设计需要完成的内容：完成准确的预制装配率计算;PC设计说明;PC构件平、立面拆分图;PC构件典型样例图;PC构件连接工艺及连接节点详图等。施工图设计阶段PC拆分设计要点：

（一）拆分原则：少规格，多组合。构件设计标准化，模具数量最少化，连接节点简单化，安装施工简单化。

（二）预制结构构件拆分时，应充分考虑构件生产、运输、安装的难度。例如：1）布置的剪力墙长度宜归并，多布置长墙少布置短肢墙;2）设置后浇带的一跨内不应预制;3）楼电梯井处的剪力墙难以安装应避免预制;4）现浇段长度应方便锚筋过长构件的安装;5）小偏拉构件不应预制;6）设置反梁的部位不宜预制;7）预制板宜采用底筋不伸出方案便于施工;8）跨度过大（比如双向超5m）的板建议现浇;9）不宜拆分出超过其他预制构件重量过大的构件以便于减小对现场塔吊起重量的要求。

（三）有条件的单位可结合BIM技术进行一体化设计，进行预拼装，各专业碰撞检查，指导施工吊装。

五、PC构件深化设计阶段

在全专业施工图设计、门窗详细设计、内装设计、幕墙设计等完成后，方可进行PC构件深化设计，PC深化设计内容包括：PC构件设计总说明;节点详图;金属件加工详图;预制构件平、立、剖面图;预制构件装配图;预制构件加工图等。PC构件深化设计要点如下：

（一）确保PC构件设计符合结构整体计算力学假定，满足计算结果。

（二）确保预埋点位准确合理，尤其是精装点位确保无误。

（三）与构件厂家、施工总包单位密切配合，确保PC构件加工、运输、堆场、吊装方案经济、安全、可行。

六、结语：

装配式设计是全专业、全过程、一体化的设计。全专业，即建筑、结构、机电、内装、幕墙、构件厂家、施工吊装等各专业互为条件，互相制约。全过程，即从方案设计、初步设计、施工图设计、深化设计到构件加工及吊装的各阶段均要深度参与，控制好每个阶段的关键点，是完成装配式设计的基本要求。一体化，即结合BIM技术、装修一体化、管线集成化等的智能化设计。

参考文献：

[1] GB/T51129-2017，装配式建筑评价标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[2] GB/T51231-2016，装配式混凝土建筑技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[3] JGJ1-2014，装配式混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.