装配整体式框架结构工业厂房设计实践

装配整体式框架结构工业厂房设计实践

张娜

中国昆仑工程有限公司辽阳分公司  辽宁省辽阳市  111003

摘要：装配式建筑是以构件工厂预制化生产、现场装配式安装为模式，以标准化设计、工厂化生产、装配化施工及一体化装修和信息化管理为特征，整合研发设计、生产制造和现场装配等各个业务领域，实现建筑产品节能、环保、全周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。

关键词：装配式；装配整体式；框架结构；工业厂房

引言

传统的现场施工受限于工人素质参差不齐，质量事故时有发生。而装配式建筑构件在预制工厂生产，生产过程中可对温度、湿度等条件进行控制，构件的质量更容易得到保证，并通过结构设缝等措施将厂房分隔为多个标准厂房单元，实现厂房单体高度标准化，并在单体布置时采用等跨式，进一步提高构件标准化程度。同时工程设计考虑施工工艺简便，优化设计技术措施，采用方便操作的梁柱节点，使构件加工、现场施工更简便，标准化程度更高，从而提高施工效率。

1现代工业厂房的设计理念分析

1.1现代工业厂房中的绿色设计

从绿色设计理念的内涵角度进行分析，这主要强调的是在现代化厂房设计和建造环节中，所利用的材料、实施的工艺以及各种设备都不会对周边环境产生负面作用和影响。在整个设计过程中，还需要设计人员严格贯彻落实该方面的理念，将其体现在厂房设计的各个环节中。而在建筑行业中所出现的技术方面成就则是尤为突出，但需要注意的是，厂房设计所使用的新型技术需要充分满足社会发展需求和该行业的发展需求，不可盲目使用新技术。绿色设计理念重点强调的是环保方面的要求，使用最为合适的技术手段完成现代厂房的设计活动，尽可能实现低消耗、高效率的发展目标。

1.2现代厂房设计中的节能设计

在当代社会快速发展的过程中，“环保”理念不仅得到了国家领导人的重点关注和强调，在整个社会层面，也引起了高度重视。也就是说，“环保理念”、“可持续发展”的理念已经深入到人民心中，并且逐步成为一种社会共识。针对该方面特点来看，则需要设计人员在开展现代工业厂房设计活动中，有效结合和融入节能设计的理念。具体来看，这种理念主要包含了厂房建设过程中和应用中的低能耗两个方面的内容。在实践活动中，设计人员还可以借助于太阳能、风能以及其他各种清洁型、自然型能源的优势。如果有条件的话，还可以对工艺进行改进和调整，降低能耗，实现节能设计的发展目标。

2工业生产厂房设计要求

2.1经济性要求

伴随着经济的快速发展，经济性要求不仅在工业生产活动中得到了广泛应用，而在现代化工业厂房的建筑设计活动中，也成为了其中一项重要的原则。若想实现该方面的目标，则需要在满足自身发展需求的基础之上，严格控制施工成本。尽可能降低建设活动中的成本支出，确保厂房设计质量的基础之上减少不必要施工面积的投入。同时，还可以有效结合厂房合并的方式，进一步减少建筑面积，逐步提升设计的经济效益。

2.2安全性要求

不管是在民用建筑生产活动中，还是工业化厂房设计的过程中，都应该严格贯彻落实安全性原则的要求。对于工业厂房而言，其中聚集着大量工作人员，并且包含了诸多较为危险的工业生产设备。若想促进工业生产活动的有序开展，必须从整体性角度出发，满足结构整体安全性方面的要求。具体来看，其中最为重要的便是防火、防电、防水三方面的工作，需要设计人员引起高度重视。

2.3生态性要求

在经济发展形态深刻变革的过程中，现代化工业发展类型也出现了较为明显的变化。当开展厂房设计活动中，则需要将生态性原则进行具体体现。一般而言，该理念的体现主要表现在生态效益和经济效益的相互融合中。当开展厂房选址活动中，应该考虑到周围产业和环境的影响。尽可能和相关产业临近，从其影响来看，这种方式的有效落实，既可以在最大程度上使用各种资源，也可以方便废品的回收和处理工作，真正将可持续发展的理念落实到行动中。

3装配整体式框架结构工业厂房设计实践

在制定该工程建筑方案时，结合装配式建筑特点，借鉴装配式建筑设计经验及在施工中遇到的问题，综合考虑施工技术及成本控制等因素。考虑预制加工标准化、施工建造快捷化、施工质量稳定等因素，结合工程具体情况，对结构方案、预制装配技术选择、预制构件形式、节点连接方式等进行结构优化设计，使预制结构构件拼装技术简单可靠，施工方便，以保证质量，提升效率。

3.1高度标准化结构布置

在进行整体布置时，设置连廊连接各单体，并通过结构设缝等技术措施将厂房分隔为多个标准厂房单元，实现厂房单体高度标准化，提高预制框架利用率，最大限度降低成本。标准厂房单体构件截面、结构布置方式统一，提高结构标准化程度。

3.2优化框架节点连接

在目前预制框架结构推广应用中遇到的难题之一是梁柱节点钢筋密集，安装施工难度大。为解决此问题，在设计中进行框架梁柱节点配筋及连接方式的优化，优化措施包括：①首层现浇框架柱钢筋采用与2层预制柱等同的钢筋加附加钢筋的做法，减少钢筋套筒种类和数量；②根据计算要求确定预制框架梁梁底钢筋，减少梁端伸入核心区钢筋数量，节点做法如图1 所示；③当梁纵筋在梁柱节点内水平锚固长度不满足要求时采用加短钢筋的方式，同时两端梁钢筋交错弯折避免碰撞，钢筋布置遵循“粗而少”的原则，降低钢筋密集度；④框架柱顶层节点采用钢筋锚固板；⑤两个方向框架梁梁高不同，避免钢筋在核心区碰撞。

图1 框架节点做法

3.3简化主次梁节点，方便加工制作

考虑到工业厂房，荷载较大，为单跨双次梁布置，主次梁节点较多，为方便预制主梁制作，主次梁节点后浇区域设置在次梁端部，次梁底筋采用在后浇区域搭接连接的方式，主梁中部不断开，预留抗剪键槽，主梁钢筋预留机械套筒。1）优化叠合楼板布置方案，现场安装方便快捷目前工程中常用双向叠合板，其预制底板四边出筋，接缝处需预留现浇钢筋搭接区，叠合板端板底伸出的受力筋与叠合梁箍筋现场发生碰撞非常普遍，影响施工进度和施工质量。根据项目特点，采用单向板设计，沿叠合板非受力方向端板底的受力筋不伸出预制板端，拼缝位置不留现浇段，在预制板侧另增设小直径连接钢筋，同时在叠合板叠合面处附加钢筋。这种做法在满足板底钢筋支座锚固要求的前提下，方便叠合板吊装就位，大大降低叠合板安装难度和建造成本。叠合板节点如图3，4所示。2）外围框架梁预制构件外侧设置预制混凝土侧板，兼做混凝土模板，施工中可取消部分外模板，如图5所示，提高施工效率，并可取得良好的综合经济效益。

图3叠合板支座连接做法

图4 叠合板拼接做法

图5外框梁侧模板做法

结束语

1）在装配整体式框架结构设计中借鉴装配式建筑设计经验及在施工中遇到的问题，在结构方案确定过程中，最大限度提高预制构件标准化程度，提高预制模板使用率，节约成本。2）设计中优化框架梁柱节点配筋及连接方式，使节点连接更易于施工，并提高连接可靠性。3）采用单向混凝土叠合楼板设计，减少叠合板拼接作业量，方便施工，通过优化支座构造做法，提高装配式建筑整体性和抗震性能。4）通过简化主次梁节点方便加工制作，并改进主次梁连接方式，使结构受力合理，充分发挥装配式建筑优势。5）本工程主体结构整体预制率可达55%，施工作业 中减少现场部分湿作业，其设计经验可为高烈度区工业厂房设计提供参考。

参考文献

[1]中国建筑标准设计研究院，中国建筑科学研究院.装配式混凝土结构技术规程：JGJ1—2014[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]王海波，蓝缪辉，刘长松，等.装配式模块建筑核心筒抗震弹塑性分析[J].城市住宅，2019，26（1）：32-35.

[3]谢天圣，左美超，张浩，等.装配整体式混凝土框架结构施工技术[J].施工技术（中英文），2021，50（18）：75-79.