全預(yù)制裝配式陽臺結(jié)構(gòu)設(shè)計探究

　　1、引言

　　陽臺作為建筑室內(nèi)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(jié)構(gòu)，大部分為挑梁式、挑板式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(zhì)量。其中的部品體系，是具有特定功能的一個獨立單元，是構(gòu)成住宅產(chǎn)業(yè)化的組成部分，是經(jīng)過在工廠內(nèi)預(yù)制，作為系統(tǒng)集成和技術(shù)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(zhì)量的目標。

　　隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)化的推進，我國住宅建設(shè)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(guān)注的焦點。

　　下面通過對英國米爾哈博工程中全預(yù)制裝配式陽臺結(jié)構(gòu)的設(shè)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(yīng)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(jié)構(gòu)體系，樓面為現(xiàn)澆混凝土樓板，樓體四周設(shè)計為單元式幕墻，主體結(jié)構(gòu)未設(shè)置陽臺承重的懸臂挑梁或挑板，陽臺設(shè)計時需著重考慮與主體結(jié)構(gòu)的固定問題。

　　3、陽臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　3.1概念設(shè)計

　　概念設(shè)計時既要滿足當?shù)亟ㄖ?guī)范和技術(shù)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(jié)構(gòu)及外裝飾幕墻方案特點，首先整體上確定陽臺結(jié)構(gòu)方案：從滿足建筑要求、結(jié)構(gòu)安全、施工技術(shù)（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(yù)制裝配式鋁型材陽臺結(jié)構(gòu)形式，與單元式幕墻一道，標準化設(shè)計，工廠預(yù)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(shù)優(yōu)勢。其次確定主結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)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(shè)計理念，確定主要構(gòu)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BS 6399-1(1996)取值，雪荷載按照BS 6399-3(1988)取值，鋁型材結(jié)構(gòu)設(shè)計按照BS8118規(guī)范，建筑用鋼制結(jié)構(gòu)設(shè)計按照BS5950規(guī)范。

　　此處，需重點驗算螺栓、混凝土樓板的強度，以及鋼結(jié)構(gòu)支架的強度、力矩、彎矩，必要時對鋼結(jié)構(gòu)支架分解后的每一構(gòu)件進行精確的計算分析。及時調(diào)整結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件尺寸，使得結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如撓度、應(yīng)力等充分滿足規(guī)范要求。

　　3.3構(gòu)造設(shè)計

　　在此階段，設(shè)計單位及業(yè)主對送審方案通過后，全部設(shè)計的重點基本解決，后續(xù)的細節(jié)設(shè)計不會引起結(jié)構(gòu)大的改變。這階段設(shè)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(gòu)件的細部設(shè)計，即構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計及節(jié)點大樣設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵問題

　　4.1價值工程理論在產(chǎn)品設(shè)計方案中的應(yīng)用

　　應(yīng)用價值工程理論作指導(dǎo)改進產(chǎn)品設(shè)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(shè)計初期的照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、雨水調(diào)蓄排放系統(tǒng)等設(shè)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(jié)構(gòu)

　　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(jié)構(gòu)，節(jié)約材料。

　　本例中，陽臺地面結(jié)構(gòu)是整個建筑工程方案中優(yōu)化次數(shù)最為突出的部位。從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)到壓型鋼板輕質(zhì)填料結(jié)構(gòu)，再到簡單的鋁框架結(jié)構(gòu)，隨著功能的變化而不斷精簡。

　　4.3產(chǎn)業(yè)化理念設(shè)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(zhì)量難以保證的現(xiàn)場濕法施工轉(zhuǎn)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(zhì)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(jié)束語

　　陽臺采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，在國內(nèi)尚無先例，此結(jié)構(gòu)方案，具有良好的抗震性能及抗風壓能力。設(shè)計中充分運用了現(xiàn)代建筑材料和先進的技術(shù)手段來表達現(xiàn)代建筑形象，以合理的結(jié)構(gòu)形式滿足建筑功能的實際需求，融技術(shù)美學(xué)和建筑美學(xué)于一身，獨特的建筑形象，使之與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)并成為當?shù)氐牧咙c工程。