装配式混凝土结构设计方法研究

装配式混凝土结构设计方法研究
摘要：近年来，经济快速发展，建筑行业发展迅速，装配式混凝土结构在现代
化高层和复杂建筑工程中的应用极为广泛，对提高建筑物的整体安全性能有积极
的作用。

混凝土结构中的关键连接技术是影响装配式混凝土结构性能的关键环节，不仅影响着混凝土结构力学性能的稳定性和安全性，而且对提高建筑企业的经济
效益有明显的影响。

基于此，本文以工作实践经历为基础，尝试分析常见的装配
式混凝土结构设计中的关键连接技术，为提高混凝土结构质量提供参考。

关键词：装配式；混凝土；结构设计；方法
引言
随着建筑业的不断发展以及人们对建筑设计需求的持续增大，中国建筑业进入新的“工业化革命”时期。

众所周知，装配式是建筑工业化的代表，可有效降低施工成本。

然而，由于对
预制装配式建筑设计存在认识误区，导致建筑工业化发展进程迟缓。

装配式结构是指预制构
件在工地通过可靠的连接方式装配而成的结构。

装配式设计方法是建筑、结构、设备共同参
与对装配式结构进行设计，最终由设计人员进行深化设计的过程。

设计方法需要遵循的原则
除了应满足装配式结构使用要求，还应遵循“一体化”、“标准化”、“模块化”、“通用化”的设计
原则，通过少规格、多组合的方式提高建设效率，降低成本。

本文针对装配式混凝土结构设
计方法研究进行探讨。

1装配式建筑概述
按照国家标准的定义，装配式建筑是“结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统的主要部分采用预制部件集成的建筑”。

这个定义强调的是整体的概念，强调四个系统的预制集成缺一不可。

国家标准强调四个系统的预制集成，而不仅仅是结构系统的预制装配，主
要基于“补课”原因：目前中国建筑标准低，适宜性、舒适度和耐久性差，交付毛坯房，管线
埋设在混凝土中，天棚无吊顶，地面不架空，排水不同层等强调四个系统集成，有助于建筑
标准。

装配式建筑按结构材料不同可以分为：装配式混凝土建筑、装配式钢结构建筑、装配
式木结构建筑、装配式组合结构建筑。

装配式建筑的结构体系包括框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构等。

其中框架结构、筒体结构由于结构构件主
要是柱和梁，所以又统称为柱梁结构。

装配式建筑的基本特征也是很多工业产品的基本特征，即标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用。

2装配式混凝土结构设计方法研究
2.1整体设计
①规格设计，按照实际功能，干式连接外墙主要分为装饰板以及维护板两种，其中维护
板又可细分为整间板、横条板以及竖条板三种体系，在实施体系设计时，需要按照外墙规格，有针对性展开设计要求分析，进而完成相应设计任务。

在具体展开规格设计时，需要做好以
下几点设计：①如果立面设计以横向方式为主，需要通过对横条板的运用，完成楼层墙板划分；②如果以竖向方式为主，则要运用竖条板展开开间楼层墙板预制件设计；③需要做好
窗洞和墙板关联区分，可通过在外墙板中预留窗洞的方式，将整间板作为开间标准外墙板，
对其展开使用；④如果窗洞和外墙板保持分开状态，需要运用竖向或横向窗台板，展开标准
外墙板设计。

②组合设计，按照一般设计要求，会在实施外墙组合设计过程中，采用复合性
或同一性重复方式展开设计。

其中，复合性设计，会通过对不同尺寸与材质标准外墙挂件的
运用，按照一定规律或无规律的展开排列，进而完成立面外形设计；而同一性设计主要以标
准外墙挂件组成为主，立面较为简洁，会通过对标准外墙板色彩和材质的运用，利用错动或
叠加等方式，展开外形组合与设计，组合整体操作较为简单，但存在着限制性问题，需要做
好分析。

2.2装配式参数化设计方法
参数化设计是指将整个系统分为独立的小空间模块，根据用户需求对单独模块进行选择
和设计，再创建出具有不同功能及性质的模块体系。

通过参数化组合形式可实现建筑从单元
到整体的转变。

设计遵循从上到下的多层次设计结构组合。

本文通过BIM从族库中挑选所需，运用到基于构件库的深化设计阶段，实现结构模拟和施工等程序的结合。

其中，深化设计是
装配式结构设计过程中最重要的一步，应满足建筑、结构和机电设备等各专业及环节的综合
要求。

基于BIM的装配式结构设计与建造关键技术，阐述了参数化设计是结构设计标准化的
基石，标准化设计是装配式设计的关键。

三者关系紧紧相扣，是顺利完成装配式结构设计的
重要步骤。

将相同类型的构件整合为一个构件库，在设计时从预先创建好的族库中选择所需
构件，若查询不到所需构件，设计人员可参数化定义新型构件，创建的新构件称为“族”，用
于满足特殊的建筑布局要求。

2.3剪力墙设计方案优化要点
装配整体式剪力墙结构在进行剪力墙布置时，除了遵循传统剪力墙结构布置设计要点外，还应考虑预制装配的特点，确定合理的布置原则，并进行形状控制，以方便制作与施工。

剪
力墙布置原则。

①应遵循少规格、多组合的原则。

②承重墙、柱等竖向构件宜上下连续。

③门窗洞口宜上下对齐，成列布置。

④宜大跨度大开间布置。

⑤不宜采用转角窗布置等。

剪力墙布置形状控制。

①高层剪力墙结构，边缘构件目前多采用现浇，宜布置成L形、T形等，这样可以使得墙身部分相对完整，有利于墙身拆分预制；避免在L形、T形等剪力墙中
再加翼缘，导致墙身被拆成零碎的小段墙肢。

②剪力墙布置时，需要对所预制剪力墙板进行
尺寸标准化调整，使得所预制的剪力墙板尺寸尽可能统一，减少预制剪力墙板的规格，提高
模具重复使用率。

③当考虑采用填充墙预制时，外围周边的剪力墙在窗洞和门洞边需考虑退让，留设不小于200mm的填充墙垛，这样可以采用立面为口字形和门字形预制外墙，避免
剪力墙暗柱预制。

2.4结合部位的连接技术
结合部位的连接质量对装配式混凝土结构的质量影响较大，为了加强结合部位的连接质量，一般在设计过程中融入现浇结构的理念，即在确定连接方式时不仅需要综合考虑混凝土
构件的生产施工方便性和快捷性，而且要对融合部位的钢筋作用发挥进行统筹考虑。

结合部
位的连接技术原理是利用接触面压应力传递实现的。

因此，在施工过程中要加强化学处理，
即在构件表面涂抹相应的化学药剂，目的在于降低外在因素对构件的腐蚀性能。

此外，在混
凝土模具浇筑完成后，可获得表面粗糙的骨料结构，可以提高构件的外形结构。

2.5次梁布置优化设计
现浇结构次梁布置方案，一般比较自由，约束条件少，主要根据跨度、所托内隔墙位置
按需要进行布置，但是在预制装配时，需要考虑适合装配安装的标准化设计。

结构次梁布置
方案直接决定了预制构件的标准化、连接接头的数量、施工安装的难易程度，对生产安装效
率以及预制构件成本都有较大的影响。

次梁布置比较适合采用单向双次梁、单向单次梁方案；而双向十字梁和双向井字梁则要尽可能避免采用。

当采用预制预应力板方案时，标准跨还可
以做到无此梁方案设计，构件数量可以大幅度减少，成本优势也较为明显。

结语
综上所述，随着经济全球化的不断加剧，人类对于自身的居住环境的要求也在不断提高，长时间对于资源的浪费使得自然资源消耗越来越大，并且由此引发的环境破坏、能源枯竭等
问题也在成为人类社会发展的难题。

而装配式建筑以其品质高、节能环保等优点逐渐得到应
用推广，虽然我国装配式建筑还处在起步阶段，但是相信经过相关技术人员的不懈努力，我
国装配式混凝土建筑的设计水平和成果质量会不断提升，也将推动我国装配式建筑快速健康
发展。

参考文献：
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