裝配式建筑結構設計的優化策略探討

張 暉

華藍設計（集團）有限公司 廣西 南寧 530011

引言 隨著城市化進程不斷推進，建筑工程正在向著高層化、輕型化的方向發展，裝配式建筑順應了這一發展趨勢，同時也滿足綠色建筑的要求，符合新時期建筑業持續發展的要求。近年來，裝配式建筑逐年增多。結構設計一直是建筑工程建設重點，優化裝配式建筑結構設計，對保證施工質量，縮短工期，降低成本等方面皆有非常重要的意義。基于此，開展裝配式建筑結構設計的優化策略探討就顯得尤為必要。

1、裝配式建筑的優勢

與傳統的現澆建筑相比，裝配式建筑具有得天獨厚的優勢，主要體現在以下幾個方面：

第一，符合環保要求。裝配式建筑在設計、施工過程中可以根據需求合理選擇綠色、環保的新型建筑材料，施工中形成的廢棄材料較少，對周圍環境造成的影響較小[1]。

第二，用工人數較少，施工效率較高。裝配式建筑多為工廠預制構件，運輸到施工現場后，再進行吊裝，從而減少了施工現場對人數的要求，同時也減輕了施工人員的工作量，提升了施工效率。

第三，工期較短。與傳統的現澆建筑相比，裝配式建筑施工可以拆分并行施工，大大提升了施工進度，有效縮短了施工工期。

2、裝配式建筑結構設計要點分析

可行性、實用性是裝配式建筑結構設計的重點。同時，設計過程中應充分考慮裝配式建筑的使用功能、安全性、抗震性能是否符合要求；應進行精細化設計，充分發揮裝配式建筑設計的優越性；應綜合考慮能源消耗，環境保護等因素；應將裝配式建筑的結構高度、結構不規則項、復雜程度等指標控制在允許范圍內。

初步設計中，應綜合考慮裝配式建筑的材料、結構體系、結構布置等因素。制定若干種結構設計方案，從經濟性、可行性、安全性、抗震性能等方面進行綜合比較，選出最優結構設計方案；應嚴格執行國家現行標準及規范，對裝配式建筑結構進行整體分析及構件設計。

3、裝配式建筑結構設計優化策略

3.1 設計流程的優化策略

在裝配式建筑結構設計中，既要充分考慮建筑使用功能、結構安全性及抗震性能的要求，同時還要重視預制構件制作及現場施工的要求。簡而言之，裝配式建筑結構設計需要綜合考慮整個建設過程，因此，需要做好構件設計、構件拆分、構件吊裝等多方面的設計優化工作。以保證結構設計、構件設計、構件生產、構件運輸、構件吊裝等流程可以緊密相連，形成一套完整的工藝流程[2]。施工圖設計時，要考慮設計方案的可行性和實用性，精細化設計各個構件，降低構件生產、運輸及吊裝的難度和成本。

3.2 結構體系的優化策略

結構體系優化的關鍵在于，結構選型時應盡量選擇規則、簡單，傳力明確的結構體系，以滿足裝配式建筑對經濟性及功能性的要求。設計時可盡量減少樓板、外墻的構件種類，提高施工效率。

裝配式建筑結構的優化設計還可以與裝配式建筑標準化設計有機結合，戶型設計時，可以適當調整開間、進深、樓梯尺寸、通道尺寸，使其符合預制結構構件模數。

3.3 預制構件節點設計的優化策略

對于裝配式建筑結構設計，節點設計是其關鍵點與難點。節點構造措施對裝配式建筑的使用性能、外觀及抗震性能均有較大影響；節點構造措施中需要采用錨板、鋼筋、連接件等，對造價有較大影響。應在確保建筑使用性能與抗震性能的前提下，綜合考慮造價、性能與施工，合理設計預制構件節點[3]。

3.4 框架結構體系設計優化策略

（1）混凝土強度等級應符合規范要求。裝配式框架結構中，框架梁、框架柱混凝土強度等級不宜低于C30。

（2）應按平面設計原則進行結構設計。裝配式框架結構的框架梁、框架柱中心線宜重合，如梁柱中心線無法重合，在設計過程中應考慮偏心影響；豎向構件也宜上下對齊，盡量避免偏心。

（3）重視預埋件設計。預埋件是裝配式框架結構體系的重要結構構件，預埋件應與主體結構可靠連接，有效承擔、傳遞結構內力。

3.5 剪力墻結構體系設計優化策略

（1）優化設計承重墻板。承重墻板是裝配式建筑剪力墻結構體系的重要結構構件。應將承重墻搭建在兩側山墻上；并借助結構分析設計軟件，進行整體內力分析與構件設計，確保承重墻板能夠有效地承擔豎向荷載和水平荷載；

（2）重視節點設計。確保裝配式建筑擁有良好的整體性，確保節點處能夠有效傳遞內力，節點連接處應穩定，可靠，滿足長期使用要求。

（3）設計時應考慮現場吊裝、運輸、安裝的影響。對于裝配式建筑剪力墻結構體系，如果采用分塊設計，應考慮施工現場實際情況、承重墻板拼接位置等是否符合設計假定[4]。豎向接縫應盡量避開剪力墻邊緣構件處。設計時還應驗算裝配式建筑結構在施工工況下，是否滿足承載能力極限狀態與正常使用極限狀態的要求。

4.總結與建議

綜上所述，本文探討了裝配式建筑結構設計的優化策略。和傳統現澆混凝土建筑相比，裝配式建筑在施工效率、綠色環保等方面具有明顯優勢，是未來建筑業發展的主要方向。為促進我國裝配式建筑的持續健康發展，必須切實做好裝配式建筑結構設計優化工作，優化策略主要有：

（1）推進結構構件標準化，完善裝配式建筑結構標準圖集，實現規模效應。

（2）裝配式建筑結構設計應貫穿設計-建造-試運行-投產使用全周期，應注重上下流產業鏈的有效溝通，應注重各專業的有效溝通

（3）重視節點設計，兼顧構件生產、施工及性能要求。