全預制裝配式陽臺結構設計

全預制裝配式陽臺結構設計陽臺作為建筑室內外過渡的橋梁，是住宅、旅館等建筑中不可忽視的一部分。傳統(tǒng)陽臺結構，大部分為挑梁式、挑板式現(xiàn)澆鋼筋商品混凝土結構，現(xiàn)場施工量較大，施工期較長，不利于發(fā)揮現(xiàn)代住宅產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢。1、引言陽臺作為建筑室內外過渡的橋梁，是住宅、旅館等建筑中不可忽視的一部分。傳統(tǒng)陽臺結構，大部分為挑梁式、挑板式現(xiàn)澆鋼筋商品混凝土結構，現(xiàn)場施工量較大，施工期較長，不利于發(fā)揮現(xiàn)代住宅產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢。住宅產(chǎn)業(yè)化是指用工業(yè)化生產(chǎn)的方式來建造住宅，以提高住宅生產(chǎn)的勞動生產(chǎn)率，提高住宅的整體質量。其中的部品體系，是具有特定功能的一個獨立單元，是構成住宅產(chǎn)業(yè)化的組成部分，是經(jīng)過在工廠內預制，作為系統(tǒng)集成和技術配套整體部件，運至施工現(xiàn)場，達到在工程現(xiàn)場組裝簡捷、施工迅速，提高生產(chǎn)效率，保證工程質量的目標。隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)化的推進，我國住宅建設持續(xù)空前發(fā)展，越來越多的龍頭企業(yè)，加入到住宅產(chǎn)業(yè)化的行列，陽臺作為住宅產(chǎn)業(yè)化部品體系中的重要組成部分，一直是眾多企業(yè)關注的焦點。下面通過對英國米爾哈博工程中全預制裝配式陽臺結構的設計研究，以期能更好地說明部品體系在住宅產(chǎn)業(yè)中的應用，為部品體系的發(fā)展做出貢獻。2、工程概況米爾哈博住宅工程位于英國倫敦東區(qū)，建筑高度67米，總層數(shù)22層，建筑主體為全框架結構體系，樓面為現(xiàn)澆商品混凝土樓板，樓體四周設計為單元式幕墻，主體結構未設置陽臺承重的懸臂挑梁或挑板，陽臺設計時需著重考慮與主體結構的固定問題。3、陽臺結構設計3.1概念設計概念設計時既要滿足當?shù)亟ㄖ?guī)范和技術標準的要求，又要滿足業(yè)主提出的各項功能策劃；既要安全耐用、性能優(yōu)良，又要易于制造、外形美觀、降低成本，在各種要求與限制條件中，尋求對立中的統(tǒng)一。本例中，根據(jù)建筑框架結構及外裝飾幕墻方案特點，首先整體上確定陽臺結構方案：從滿足建筑要求、結構安全、施工技術(含產(chǎn)業(yè)化要求)、工程造價及美觀要求等各方面進行綜合分析對比，確定全預制裝配式鋁型材陽臺結構形式，與單元式幕墻一道，標準化設計，工廠預制，整體運輸，現(xiàn)場組裝，充分發(fā)揮現(xiàn)代住宅產(chǎn)業(yè)化技術優(yōu)勢。其次確定主結構體系和結構主材：敞開式陽臺，可自由享受陽光與美景；鋁型材輕型框架底座，最大限度減少環(huán)境銹蝕；鋼化玻璃護欄，通透安全；鋁制彩涂扶手，輕盈亮潔；防腐木地板，親切自然，美輪美奐。3.2計算分析通過有限元軟件分析計算，從數(shù)值上定量地印證先期的設計理念，確定主要構件的截面尺寸和連接做法。建筑風載荷按照BS6399-2:1997取值，活荷載按照BS6399-1(1996)取值，雪荷載按照BS6399-3(1988)取值，鋁型材結構設計按照BS8118規(guī)范，建筑用鋼制結構設計按照BS5950規(guī)范。此處，需重點驗算螺栓、商品混凝土樓板的強度，以及鋼結構支架的強度、力矩、彎矩，必要時對鋼結構支架分解后的每一構件進行精確的計算分析。及時調整結構布置及構件尺寸，使得結構計算結果如撓度、應力等充分滿足規(guī)范要求。3.3構造設計在此階段，設計單位及業(yè)主對送審方案通過后，全部設計的重點基本解決，后續(xù)的細節(jié)設計不會引起結構大的改變。這階段設計的重點從大局入手，運用從整體到局部的思維方法，進行所有構件的細部設計，即構件結構設計及節(jié)點大樣設計。重點是扶手的固定形式、玻璃的固定連接方式、陽臺與樓板的固定、陽臺與外飾幕墻的銜接等。4、結構設計關鍵問題4.1價值工程理論在產(chǎn)品設計方案中的應用應用價值工程理論作指導改進產(chǎn)品設計方案，即以最低的總成本可靠地實現(xiàn)產(chǎn)品的必要功能（主要功能和次要功能），去掉不必要功能（過剩功能）。在不影響產(chǎn)品功能和使用性能的前提下，盡量減少不必要的材料消耗。本例中，陽臺在設計初期的照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、雨水調蓄排放系統(tǒng)等設施均系“系統(tǒng)性閑置”原因而被廢除，極大降低了工程造價。4.2改進產(chǎn)品零部件結構零部件是組成產(chǎn)品的重要單元。為了提高產(chǎn)品性能，簡化裝配工作，在保證機械性能和某些特殊功能的情況下，盡可能地簡化結構，節(jié)約材料。本例中，陽臺地面結構是整個建筑工程方案中優(yōu)化次數(shù)最為突出的部位。從鋼筋商品混凝土結構到壓型鋼板輕質填料結構，再到簡單的鋁框架結構，隨著功能的變化而不斷精簡。4.3產(chǎn)業(yè)化理念設計我國目前正在大力推進的住宅產(chǎn)業(yè)化，就是要把過去生產(chǎn)效率低下、工程質量難以保證的現(xiàn)場濕法施工轉變?yōu)楣S化生產(chǎn)、裝配式施工。陽臺作為標準化或通用化的建筑部品體系，可組織專業(yè)化大批量生產(chǎn)，既便于控制產(chǎn)品質量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低能源及原料消耗，又便于裝配、維修，縮短工期，還降低了施工揚塵，減少了建筑垃圾，改善了人居環(huán)境。5、結束語陽臺采用上述結構設計形式，在國內尚無先例，此結構方案，具有良好的抗震性能及