装配式建筑装配模块化研究

摘 要：结合当前的绿色城市建设理念应用情况来看，当前针对装配式建筑的研发也已经达到了成熟阶段，本文便是以装配式建筑装备模块化研究为背景进行分析，首先分析了我国装配式建筑的结构设计发展优势，其次，阐述了实际的工程案例，以此来作为模块化分析的依据，再次通过工程案例分析装配式建筑模块化整体设计的相关思路以及设计要点，意在通过本文论述能够为装配式建筑模块化研究奠定技术和理论基础。

关键词：装配式建筑;模块化研究;设计要点

中图分类号：TU241 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）13-0106-02

随着我国基础设施建设工程的不断发展和优化，当前装配式建筑凭借节能减排、施工进度相对较快的优势已经得到了广泛的应用，并且国家以及政府积极推广装配式建筑的研发和生产。这不仅符合当前快节奏的社会发展趋势，也符合建筑设计的现代化理念转型需求。我们可以认为，装配式建筑的模块化设计成为建筑现代化工业发展的重要转折点。因此，全面分析装配式建筑结构设计的发展现状，建立在工程案例基础上，分析模块化研究的生产要点和注意事项，不仅是本文论述的重点，也是当前进一步提升装配式建筑发展质量的首要任务。

1 装配式建筑结构设计的应用优势

当前我国针对装配式建筑生产优势已经落实了较多的研究，经过实证结果可以表明，基础设施建设过程中，能源消耗比重最大的环节以材料生产阶段为主，而根据相关部门的统计结果来看，在针对重量为1t的钢材料进行生产以及冶炼的过程中会消耗0.6t的煤炭、80kg废钢、3t水以及1.5t的铁矿石。而针对当前的装配式建筑结构生产方式来看，单纯的以木制的装配式建筑为对象，种植1m?的木质建材几乎不会消耗较多能源，反而会为生态做出相应的贡献，同时在原材料加工和制造的过程中，部分废料可以进行循环利用和再生产，因此我们可以认为装配式结构建筑的生产和应用对基础设施建设、环保工作有着极大的推动作用。

另外从装配式建筑结构的运输以及安装过程中来看，当前预制构件以混凝土和木质材料为主，这两种预制构件在运输过程中的需求不同，混凝土构件需要利用合理的施工规划来减少裂缝的形成，而木质预制构件的自重较轻，对运输的要求不大，同时也能够减少成本，另外就整体的装配式预制构件安装施工情况来看，较传统的基础设施建设环节相比，成本降低了约20%[1]。

2 装配式建筑模块化研究的工程案例分析

2.1 工程概况

为了进一步提高对装配式建筑模块化研究的阐述力度，本文选取了某工程进行详细分析，工程建筑类型为教学楼，楼层数为8层，利用现浇钢筋混凝土作为整体的框架，地基采用的是柱下独立基础。施工所用的混凝土强度等级为c35，整体建筑的面积为3500m2，项目中涉及到了5栋单独的教学楼。根据我国当前装配式建筑的应用标准来看，项目的预制率要控制在30%以上。因此，选取了项目中的4栋教学楼作为装配整体式框架结构进行施工。

2.2 模块化研究思路

在针对项目中的子项目进行模块化规划时，首先分析了建筑内的各个功能分区，结合教师办公、公共区域、教学区域进行了详细的划分[2]，初始的数量控制在教师模块三个、公共办公模块两个、其他模块两个。不同模块所代表的房间尺寸是相同的，统一控制在9m×11.2m，同时在施工过程中，全面保证不同模块之间的构建以及结构统一，以实现生产成本的控制。同时针对不同模块的功能性进行了针对性研究，由于两个公共办公模块的类型以教研办公室以及学生阅览室为主，同时每个模块之间又涵盖了走廊楼梯间等公共设施，因此针对统一结构和构件设计下的模块进行了局部特征以及细节空间的微调，在发挥不同模块自身功能的同时达成整体结构上的统一。

2.3 经济性能规划

本项目中将5个施工个体项目的建筑结构进行了分化，其中1～4号的子项目为混凝土，以装配式整体框架结构为主，5号个体项目以现浇混凝土框架为主，这其中，1～4号个体项目的楼座以相对规则化的结构体系进行设计，以此便于模块化装配施工的顺利进行。而5号个体项目在设计过程中部分细节不够规则，而主体建筑结构的规模较小，如果依旧利用装配式模块化设计进行施工，建筑价值与施工所消耗的人力、物力以及成本有着一定的不平衡性，因此从建筑的未来发展以及使用角度和经济性等方面進行对比之后，决定将5号子项目利用现浇式混凝土结构进行设计。

同时由于装配式建筑模块化设计仅限于针对规模较为统一且功能性较为明显的结构展开，因此在1～4号的子项目中，并不是所有的结构全部采用装配式模块化设计，针对整体架构中的大跨框架梁以及折限量则使用了现浇混凝土设计结构。

2.4 施工影响因素

在当前应用的装配整体式框架，结构设计的过程中，预制柱的生产方式通常利用全灌浆套筒进行作业，在这个过程中需要将不同的套筒进行结构连接，因此不同套筒连接的接头是否能够为整体工程提供安全性和稳定性还存在一定的顾虑，因此为了进一步提升施工质量，增强框架柱体系的安全性能，同时也为了控制接柱的经济成本，结合本次项目的实际施工情况以及此项目数量来进行综合分析，由于子项目的层数不多，能够满足基础的预制控制率，因此结合竖向构件的可靠性和安全性生产需求，框架柱结构采用了混凝土现浇施工方式。

3 装配式建筑模块化研究的重点

首先在叠合板拆分的作业环节中，需要严格的按照标准规范化的施工工序进行，板缝与叠合板的长边需要维持垂直的状态，叠合板的宽度结构需要与预制工产生产机械及生产平台的模型宽度相符，同时也要符合叠合板运输过程中使用的相关器材的参数。在生产设计联合版的过程中，需要尽量使规格统一，并且进一步提升设计技术体系的标准化。

在对叠合梁进行拆分作业时，为了进一步提升拆分稳定性，将其控制在两端结构中，并利用键槽节点以及现浇框架柱进行链接，进一步提升对钢筋连接节点位置的质量保障，从而发挥塑性铰间接价值。另外针对叠合框架梁结构进行规划和设计的过程中，后浇混凝土的厚度要控制在150mm以上，针对叠合次梁的规划和设计而言，后浇混凝土的厚度需要控制在120mm以上[3]。

再次，针对预制楼梯的结构设计来讲，由于本工程项目中的楼梯均为预制结构，楼梯类型以双跑楼梯为主，因此规划楼梯和横梁之间链接体系的方式以简支体系为主。同时在预制楼梯构件的上部结构内利用了固定铰支座进行加固支撑，下部结构采用滑动铰支座进行规划。在制作中利用5mm的聚四氟乙烯板进行结构加固，以此来避免因为地质灾害等不可抗力的影响因素导致楼梯结构梁出现质量问题。在这样的规划模式下，楼梯的滑动端需要预留出一定的空间来实现构件的灵活移动。

4 结语

综上所述，装配式建筑的使用优势已经成为当前社会基础设施建设领域较为关注的话题，而模块化的装配式结构规划和施工也为项目的落实带来了较大的优势，在提高基础设施环保性能的同时，也可以进一步控制成本，提高生产效率。本文借助了实际案例，分析了模块化装配式建筑设计以及构件生产方面的重点问题，在为相关工程提供技术和理论规划依据的同时，也希望模块化的装配式构件生产、技术和措施能够不断进行创新，结合当前新型的施工技术打造更加完善的施工体系，确保装配式建筑能够逐步完善，为社会基础设施建设提供更多的价值。

参考文献

[1] 刘锋.装配式模块化箱型建筑在国家应急管理体系中的应用[J].中国建筑金属結构，2020（5）：67-69.

[2] 朱昱熹，任鹏远.木质装配式建筑的模块化设计与应用[J].城市建筑，2020，17（7）：152-155.

[3] 樊骅，韩建忠.模块化建筑在应急建设中的应用分析[J].住宅产业，2020（z1）：32-40.

Abstract：Combining with the current concept of green city construction application， the current prefabricated construction to research and development has reached a mature stage， the background of this paper is to research the prefabricated construction equipment modular analysis， analyzes the structure design development advantage of prefabricated construction in our country， secondly， this paper expounds the actual project cases， in order to as a basis for the modular analysis， again through the engineering case analysis of prefabricated building modular overall design ideas and main points of design， to through the study in this paper to prefabricated building modular technology and theoretical basis.

Key words：prefabricated building;modularization research;design points

收稿日期：2020-06-09

作者简介：张正伟（1979—），男，湖北随州人，本科，高级工程师，研究方向：装配式建筑、绿色建筑与节能。