裝配式建筑的結構設計優化探析

【摘要】相對于傳統建筑方法，裝配式建筑因為具有多重優勢而被重視、推廣。目前，我國這在方面還處于前期推廣階段，在資源和環境壓力不斷增強的今天，裝配式結構設計也開始以綠色節約為基礎。不過猶豫同傳統建筑相比，裝配式建筑在工藝上存在特殊性，所以成本和推廣難度都較高，因此，借助合理科學的方法，對裝配式建筑結構設計優化就成為關鍵。

【關鍵詞】裝配式建筑；結構設計；技術優化；設計體系

建筑行業作為我國的支柱產業，節能環保、可持續發展是一個重要戰略方向，而發展裝配式建筑、實現裝配式建筑全面推行，是推動建筑行業健康發展的重要方法之一。因此，在越來越被重視的環境中，裝配式建筑施工以節能、綠色的優勢，成為目前行業發展的重點推行方法。目前我國裝配式建筑還處于完善階段，只是在一些較為發達的地區進行嘗試推廣，也正是因此，許多企業對于這一建筑的特征還不夠詳細理解，如果付諸實施，裝配式建筑的優勢也難以充分發揮，甚至會增加建筑成本。

裝配式建筑是否成功，關在在于其結構設計、拆分、構件制作和組裝這幾個方面，建筑的基本要求是保障建筑物的質量，所以要求裝配式建筑的結構要穩定、安全和實用，因此，裝配式建筑的結構設計優化就至關重要。

1、設計要點

從定義上來講，裝配式建筑，指的是用預制部品部件，通過在工地上裝配而建成的建筑。裝配式建筑的推廣有利于資源節約，同時還能減少施工對環境造成的污染、損害，符合當代綠色環保理念，是我國建筑業省級轉型的必然趨勢。

1.1可行性和適用性

裝配式建筑結構設計有其固定的標準，其中最為關鍵的在于設計要具有可行性和適用性。建筑是人們生活起居、衣食住行的基本保障場所，這也要求裝配式建筑結構設計過程中，應該嚴格標準，保證其安全性和功能性。滿足了這一基本前提后，以精細的設計來體現裝配式建筑結構設計的優勢。

1.2注重能源損耗

注重能源的損耗是裝配式建筑結構設計的另一項要點。建筑物自身結構的復雜程度、規則與否，甚至是高度等因素都會決定能源的損耗程度，將它們控制在合理的范圍之內，在初步設計過程中，去比較、思考相關參數，依據實際情況來指定出多種經濟、可行的方案設計，通過精確的計算，選擇出最佳方案，同時將風險控制到最低。

2、裝配式建筑的結構優化設計分析

當前，裝配式建筑結構設計優化，是在不損耗建筑功能，實現建筑安全穩固的前提下，節約能源的有效方法，也是現代建筑理念中，實現建筑多方面統一、綜合效益最大化的基礎。裝配式建筑結構設計優化具有很多方面，其要點可以概括為以下幾個方面：

2.1 裝配式建筑結構設計常規優化

常規優化在這里可以分為三個階段，分別是方案階段、初步設計階段和施工圖階段。在第一個階段——方案設計階段，可以組建小組，從整體上對建筑進行分解，從戶型、立面造型倒柱網布置等方面來進行專業的分析，讓建筑高度、規則度、復雜度等都控制在合理的范圍之內。

在初步設計和施工圖階段，則需要從土建造價方面，對建筑的結構體系等內容進行多種方案比較論證，先從整體上控制造價，然后再通過標準化和精確化的計算、調整，來降低土建造價。

2.2裝配式建筑的結構優化

建筑工程所包含的范圍非常廣泛，因此，裝配式建筑結構設計過程中，所要優化的內容也很多。如果從大的方面來說，裝配式建筑結構設計優化與傳統建筑結構優化一致，包括房屋總體結構設計優化和分布結構設計優化，如果細化，還能下分更多分類。裝配式建筑結構設計優化，一方面在造價上更加節省，另一方面，從持續發展的角度來說，裝配式建筑結構設計優化的理念，能夠推動建筑工程健康發展，同時也能實現資源的充分利用。

2.2.1整體管控優化

裝配式建筑的特殊性，讓裝配式建筑的結構設計必需延伸到整個建筑過程，從生產到現場裝配。簡單來說，在構件的設計之初，就要考慮到它門的拆分、現場裝配要求等。而當前裝配式建筑的成本之所以高昂，一個主要原因就在結構設計的整體管控流程不到位，導致了各個環節相互脫節，造成施工難度增加。

所以，裝配式建筑的結構設計應該從整體式做好整體管控優化，要在設計這一階段就做好構件設計拆分等優化工作，只有如此，才能保障后續工作的流暢、完整。同時，對預制構件生成工序加以優化、細化，也是減輕施工難度和管理難度的重要方法。

2.2.2以標準的設計體系為基準

同傳統建筑設計相比，裝配式建筑設計的一個特點是它需要更為精確和完整的標準化設計體系，而且裝配式建筑結構的優化設計同建筑標準化設計體系緊密相連。裝配式建筑標準的設計體系可以分為兩個模塊——建筑戶型和交通核，前者的要點是調整室內結構不知，后者則是保障建筑的上下通行運輸的規范性。

2.2.3從現實角度選擇合適的結構技術體系

結構技術體系，簡單來說，是指裝配整體式剪力墻結構、支配整體式框架結構等同結構設計相關的技術體系。裝配式建筑結構設計優化，其一個關鍵所在就是從現實角度選擇合適的結構技術體系，也就是同現場實際結合。包括建筑物的平面部分、剪力墻等結構，由于這些構件之間有很多連接方法和連接形式，具體如何操作，則要依據施工現場具體的需要來決定。

2.2.4根據具體項目拆分、控制預制構件

裝配式建筑結構的設計中，因項目不同，預制部位和預制形式也存在一定差異，一般的裝配住宅建筑，需要放在首位的是樓梯、陽臺等這些水平構件的預制設計，通過優化設計來減少造價；其次是對預制外墻體的優化設計；最后是內墻的預制設計，而這些預制構件設計應該滿足施工當地的規范和要求。

2.2.5優化節點設計

裝配式建筑結構設計優化的重點難點，就是節電設計。評價建筑優劣的首要標準是實用性能和抗震能力，而節點的設計則對這兩點有直接影響。連接節點的是鋼筋、預埋件和套筒，相對成本也較高，所以在保障建筑使用性能和抗震能力的前提下，對節點設計加以優化，是提高使用效率，節省成本的重要方法。

2.2.6利用政策降低成本

由于現階段技術還不夠完善成熟，裝配式建筑結構在設計過程中還存在較大的阻礙，而國家為了鼓勵建筑業向環保、低耗方向發展，推出許多優惠、激勵政策，企業借助這些優惠政策，來降低裝配式建筑結構建設成本，是推動這一產業走向成熟的必經之路。

結語：

與傳統建筑形式不同，裝配式建筑技術先進、質量高、工期短，符合我國綠色施工和可持續發展的理念，但裝配式建筑在我國發展最大的問題就在于高昂的成本，所以通過優化結構設計來降低成本，就是裝配式建筑未來能否繼續順利進行下去的關鍵。同時，在裝配式建筑的整體設計中，必然需要不斷更新和優化其結構設計，更新設計材料和工藝，以此來滿足社會大眾的需求，提升裝配式建筑的水平和質量。

參考文獻：

[1]石建光，林樹枝.預制裝配式混凝土結構體系的現狀和發展展望[J].墻材革新與建筑節能，2014（01）.

[2]劉道華.淺談裝配式建筑的結構設計優化[J].江西建材，2016（16）.

作者簡介：

武志林，山東銀豐建設工程科技有限公司。