李晓明讲装配式关于建筑结构设计要点

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◆完善产业链
使整个产业链上的资源得到优化，并发挥 最大化的效率和效益，是产业现代化过程中 的核心任务。
装配式结构建筑设计 应符合模数和模数协调的基本原则 满足标准化设计要求
工业化建筑是以标准化为基础的 标准化又以模数协调为中心 模数协调是建筑工业化过程中的必备规则 模数协调”和“标准化” 的含义有明显的区别： “模数协调”意味着基于300mm基本模数的尺寸之 间的相互依赖关系。 “标准化”意味着大量地重复使用这些模数，同时 在外形上并不限制建筑师的自由。
福建建超框架结构外挂墙板工程
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中国建筑标准设计研究院
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合肥海龙框架结 构外挂墙板工程
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以成本取胜的长春停车场—1000元/m2
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中国建筑标准设计研究院
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西安三星半导体12英寸闪存芯片超洁净电子厂房
◆跨度48m的屋面：钢桁架 ◆支撑钢桁架的柱子：钢管混凝土柱 ◆核心区大柱：1.4mx1.4m现浇混凝土 ◆其它层小柱和梁：预制混凝土梁、柱 ◆楼板：叠合板 ◆用工人数100人/20余万平方米
内保温墙不会储存热量 通过同一面墙的温度变 化(但该墙带有6cm 厚的内保温抹灰)。 外保温墙提供最大节约。 通过同一面墙的温度变化( 但该墙带有采用10cm厚的 发泡聚苯乙烯板的复合保 温系统)。
夏热冬冷、夏热冬暖地区 希望做一些专门的研究
优点 - 各个房间都可保温。 缺点 -墙内没有热量存储能力 -砖石结构内的温度波动 大 -管道位于冰冻影响区 -存在热桥 -内部需设扩散隔板， 否则会有冷凝危险
装配式住宅建筑设计的特点 实现标准化的技术路线
功能模块→户型模块→单元模块→楼栋模块
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装配式建筑设计应遵循少规格、多组合的原则
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。
十七世纪流动的武 装部队用的帐篷
优点 -极佳的保温效果；CO2排放量大减 ；极大地节约成本 -没有明显的热桥 -室内气候宜人 -冬季保温，夏季隔热 -结构不会因温度变化而受损 -立面设计多种多样
1. 现代装配式混凝土建筑的发展 2. 建筑设计的主要特点 3. 结构设计的要点解析 1）欧美日主要结构体系分析 2）我国的国情与结构设计基本要求 3）短暂设计状况的设计 4）结构的概念设计 5）结构的计算设计 6）预制构件的连接设计
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导致的后果： ◆模板的使用周转次数大大减少，不得不报废，按废铁价格处理； 而模板的价格6000～16000元/吨不等，大大提高了建造成本 ◆模板的平整度不够：免去现场抹灰后增加了一倍的腻子用量 36
标准化与多样化
比利时的商业建筑
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英国不同时代的模数化住宅建筑的对比 -3M建筑（伦敦邻近沃克斯豪尔桥）
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欧洲典型的干 式连接的铰接 节点框架结构
美国混凝土规范 AC318 典型的剪力墙和铰接节 点框架
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1. 现代装配式混凝土建筑的发展 2. 建筑设计的特点 3. 结构设计的要点解析 1）欧美日主要结构体系分析 2）我国的国情与结构设计基本要求 3）短暂设计状况的设计 4）结构的概念设计 5）结构的计算设计 6）预制构件的连接设计
标准化的设计与批量生产
标准化的公共住宅的标准设计
◆ 在4年内不改变基本形状 ◆将公营、公社、公团住宅按同一系列进行设计 ◆将房屋横向或房屋纵向的尺寸、层高、楼梯、 卫生间、浴室尺寸按统一标准设计 ◆对接合部位的细节进行统一
卫生间的演变和进化
毛坯房的卫生间
装配式建筑经精细化 设计的卫生间
整体卫浴
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旅馆建筑
著名的美国核桃路大桥
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著名的悉尼歌剧院
台湾9.21地震纪念馆
外形特别复杂的建筑
西藏火车站
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对饰面要求特别高的建筑
对混凝土强度等级要求特别高的建筑
对室内洁净度要求特别高的建筑
4 标准化程度特别高的建筑
停车场建筑
体育场建筑
工业建筑 仓储建筑
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我国建筑业处在大发展阶段
北京新机场
大量的新建居民公寓
企口缝
高低缝
平缝
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我国八十年代PC结构
导致消亡的原因之一 建筑物理功能： 接缝处渗水、漏水 冷凝结露 保温隔热欠佳 2018/6/16 外表面开裂 中国建筑标准设计研究院
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采用正确的防水构造可以解决防水问题
我国工程实践
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国际标准
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夹心保温墙体中含有可燃的有机保温材料
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（7）预制外墙采用内保温注意水平缝的防水构造
结构的主要技术要求
◆预制构件之间的连接以刚接 为主的框架 ◆节点以湿式连接为主 ◆强调预制和现浇相结合 ◆60米以上建筑为超高层， 必须结合隔震减震技术 ◆预制构件受力钢筋的连接主 要采用灌浆套筒 ◆ 造价高于现浇结构
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节点区现浇
节点区预制
叠合楼板
日本典型的湿式 连接的梁柱节点
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河北任丘的农民住宅
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地下管廊
下水管道
复杂的集成式外墙板 15
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1. 现代装配式混凝土建筑的发展 2. 建筑设计的主要特点 1）策划、方案阶段的配合工作 2）标准化、模数化和接口的标准化 3）建筑的功能要求应引起高度重视 3. 结构设计的要点解析
部品生产工厂化——以工厂制作为条件
现场施工装配化——以建造工法为核心
结构装修一体化——以建筑设计为前提
建造过程信息化——以信息技术为手段
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建筑工业化≠结构的装配化 重视模数以及部品与建筑空间的模数协调
◆优化产业链资源
房屋 开发 规划 设计 构件 制作 部品 生产 施工 装配 室内 装修 管理 维护
福州新商业中心
新上海 中心 6
现今，他们的生活得到极大的改善 工资大幅上涨，使人工成本大幅上升
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他们的子女不再 愿意到工地工作
装配整体式剪力墙结构（套筒灌浆连接）

进程回顾—B3#、B4#建设
2009年12月，北京万科假日风景B3#、B4#楼工业化实体楼交付入住， 其优异的品质得到了广大专家学者和业主的高度好评。
重点使用领域和特点：
◆对混凝土质量有较高的要求时， 需要使用高强、高性能混凝土 如C80～C150的混凝土 ◆需要使用无污染的混凝土时 ◆建筑设计使用年限100年以上时 现浇混凝土难以实现的，而预制 构件由于在工厂生产，经过蒸汽养 护，易于实现高品质。
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欧美装配式结构的主要特点
欧洲的国情
◆仅部分地区是地震区 ◆主要应用于： 5层及5层以下的低层、多 层公共建筑，如：停车场 、超市、仓储用房等。 ◆强大的运输能力，可达150 ～350公里，用火车和海运 时，最大的经济距离可达 2000公里。
●
目前的选择：
高层建筑以节点刚接的剪力墙为主 ● 高层框架结构梁柱节点以刚性连接为主。
●
我国民众的居住习惯， 装配整体式剪力墙结构 得到最为广泛的使用
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结构设计基本原则
◆ 以一维构件为主，以形成刚性节点的湿式连接为主要 ◆
◆ ◆ ◆
技术基础 预制和现浇相结合的原则： ● 预制构件与部分部位的现浇混凝土相结合 ● 预制构件与节点区后浇混凝土相结合 预制构件和后浇混凝土的结合面（接缝）采用粗糙 面或抗剪键槽 节点设计实现强接缝，弱构件的原则 预制构件中的受力钢筋的连接以钢筋套筒灌浆连接为 主要连接技术，结合浆锚搭接、机械连接、焊接、绑 扎搭接、
我国的国情
由于土地的紧缺，城市建设以高层建筑为主 ● 按照国家抗震和高层建筑规范的要求，高层建 筑以剪力墙和框架-剪力墙结构为主，框架结构的 使用高度和层间位移角控制较严。 ● 根据我国的文化习俗，和室内空间较小的现实 ，民众不希望室内有露梁、露柱 ● 民众对日照要求较高，板式建筑较受欢迎，塔 楼受到冷落
模板的尺度 对构件设计 尺度的影响
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运输路线对设计的影响
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不了解施工，现场剔凿带来质量隐患
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前期配合不够， 或深化设计深度 不够，未预留设 备管线，在现场 剔凿预制墙板， 甚至切断水平和 垂直钢筋
构件设计中的钢筋排 布未考虑施工的影响
楼板设计中未预留施 工用支撑的买件
欧美、日本的国情与主要结构体系的关系
欧美主要的结构体系
◆ 框架结构：节点铰接
日本主要的结构体系
◆ 框架结构：节点刚接 ◆ 剪力墙结构
节点刚接 ◆ 剪力墙结构 ◆ 框架剪力墙
◆ 框架核心筒结构（主要用于高层）
◆ 框架剪力墙
◆ 盒子结构
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日本装配式结构的主要特点
日本的国情
◆地震频发地区 ◆高烈度地震区，设防烈度 8.5级 ◆主要应用于： 高层、超高层集合住宅 仓储、超市等多层框架
策划、方案阶段的配合工作 设 建设 计 方 方 制作 施工方 方 结 建筑 构 装修 设备
策划、方案阶段做好两个密切配合
1、是否适宜采用PC结构 2、根据工程实际情况决定那些构件采用PC构件 3、根据制作和施工条件界定所选用的PC构件的基本尺度和重量
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构件厂的生产线 对设计的影响
3.2m宽的模板只能 生产3.0m宽的楼板
向上为扩大模数2M 、3M数列， 向下为分模数（M/2、M/5、M/10）数列， 级差均匀，数字间协调性能比较好。
上世纪80、90年代几经修改
建筑模数协调统一标准
住宅建筑模数协调标准
厂ຫໍສະໝຸດ Baidu建筑模数协调标准
建筑楼梯模数协调标准
建筑门窗洞口尺寸系列
住宅厨房及相关设备基本参数
住宅卫生间功能和尺寸系列
建筑构配件、零部件标准
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
24 45 72 57 83 75 93 72 89 69 89 70 88 17
22 35 20 20
55 50 37 35 21 12 14 3 11 35 24 4 10 38 25 7 10 41 25 7 12 39 25 7 64 67 53
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1. 现代装配式混凝土建筑的发展 2. 建筑设计的主要特点 1）策划、方案阶段的配合工作 2）标准化、模数化和接口的标准化 3）建筑的功能要求应引起高度重视 3. 结构设计的要点解析
新型建筑工业化的特征
新型建筑工业化的主要特征是生产方式的工业化。
主要体现在以下几个方面：
建筑设计标准化——以定型设计为基础
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1. 现代装配式混凝土建筑的发展 2. 建筑设计的主要特点 1）策划、方案阶段的配合工作 2）标准化、模数化和接口的标准化 3）建筑的功能要求应引起高度重视 ◆ 防水要求 ◆ 防火要求 ◆ 保温节能要
3. 结构设计的要点解析
JGJ 1-91外墙水平缝的防水构造
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了解/经常使用
略知/偶尔使用
不知/未用过
建筑构件在工厂无法实标准化、系列化的生产
楼板边模的标准化
住宅建筑中的剪刀楼梯，在 室内净宽2500mm的情况下 ，尽量通过精细化设计，将 防火隔墙搁置在楼板上，或 是基础上，使两跑梯段板统 一，实现标准化。 剪刀楼板的标准化
装配式混凝土建筑关键技术浅析
——当前存在的主要问题的剖析
中国建筑标准设计研究院 2018.5
1. 现代装配式混凝土建筑的发展 2. 建筑设计的主要特点 3. 结构设计的要点解析
装配式混凝土结构快速发展期-二次大战以后
建筑工业化的快速发展和预制混 凝土构件的大量应用是从第二次 世界大战以后，由于许多国家面 临着住房严重短缺和劳动力的不 足的问题，市场的大量需求迫使 他们寻求工业化的道路，以尽快 解决这一社会问题。房荒问题解 决后，开始转向公共建筑。
十八世纪欧洲军备用 的可拆卸的木框架
英国殖民区的早期移居者使用木 制预制件建成流动的小屋
钢铁工业的发展，各种装 配式钢框架建筑达到发展
现代加拿大木结构
模数的的发展： 早期：
欧洲以最大面积的玻璃块为基数作为基本模数 日本以榻榻米的面积基数作为基本模数 美国以英制的4英寸作为基本模数
现代：国际标准统一为 1M=100mm
结构的主要技术要求
◆预制构件之间的连接以铰接为 主的框架结构 ◆节点以干式连接为主 ◆强调结构的整体性和稳定性 ◆尽量采用大跨度构件 ◆预制构件与预应力技术相结合 ◆预制竖向构件受力钢筋仅在柱 底与基础相部位进行连接 ◆连接方式主要采用波纹管进行
间接锚固，也称之为间接搭接
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欧洲的主要体系 装配式混凝土结构-节点铰接的框架结构