分析與探討裝配式建筑結構設計關鍵點

黃西軒

摘要：隨著建筑業快速發展，裝配式建筑結構逐漸增多，其憑借著節能環保、施工便捷、低成本等優勢在建筑領域得到廣泛應用。文章結合裝配式建筑結構設計優勢進行分析，探討設計關鍵點。

關鍵詞：裝配式;建筑結構;結構設計;建筑設計

預制裝配式結構，是以預制混凝土構件為主要構件，經裝配、連接、結合部分現澆而形成的混凝土結構。預制裝配式建筑的主要特點是生產工業化，生產工業化的關鍵是設計標準化，最核心的環節是建立一整套具有適應性的模數及模數協調原則。設計中據此優化各功能模塊的尺寸和種類，使建筑部品實現通用性和互換性，保證建筑在建設過程中，在功能、質量、技術和經濟等方面獲得最優的方案，促進建造方式從粗放型向集約型轉變。

1 裝配式結構建筑設計基本概念

裝配式結構設計以其獨特的優點在建筑工程中的應用十分廣泛，裝配式結構相較于其他結構設計能夠更大程度地降低生產成本，并深入貫徹節約資源、保護環境的理念，對環境的污染極地。裝配式建筑結構的主要由設計、生產、施工和安裝等流程為主。在設計初期需要根據實際情況了解相關構件，在更進一步的考察后完善設計方案，保證其在實際應用能夠表現出良好的質量。另外，采用裝配式結構進行施工安裝時，設計人員需要考慮施工的整體過程，思考如何將裝配件設計工作與施工作業緊密并合理地結合，進一步加快裝配式結構建筑工程的建設速度，并保證裝配式結構設計具有非常良好的安全性。

2 裝配式建筑的優點

2.1 模板標準化、工業化程度高

現場澆筑混凝土包括搭設腳手架、完成模板的拼裝、綁扎鋼筋、對混凝土進行澆筑、預應力施工等幾個施工步驟。整個施工由模板工程組成，不同的工程有著不同的構件，模板只能使用一次，因此最常用的就是一次性木模板，這也浪費了許多木材。由于裝配式建筑具備一定的施工特性，且其以標準化作業為主，鋼摸板可用于預制同型號的構件，可重復應用。

2.2 節能環保

裝配式建筑使用的材料大多為綠色環保類材料，因此最符合環保建筑理念的要求。同時，在材料、施工方式、設備等層面的選擇余地較大，因此不受材料單一性的束縛，進而更能全面凸顯各項施工操作的環保性、節約性等方面的特征。

2.3 安全系數高、施工質量高

現場澆筑施工離不開施工現場，進行施工之前，必須將拌合站、項目指揮部，包括工人宿舍布置好。應保證裝配式建筑便于運輸，機械作業對人工的需求量不是很大，且安全系數比較高。裝配式建筑不同于現澆混凝土，其施工比較規范，而且可達到較高的施工質量。

3 裝配式建筑結構設計關鍵點

3.1 要建立起裝配式結構的設計體系

對于裝配式的建筑結構設計而言，結構的設計和傳統設計之間存在著比較大的不同，然而裝配式的結構設計缺少相應的標準化體系，對結構設計的發展帶來了不良的影響。完善的結構設計體系，可以使設計方案更具標準和科學性，使得裝配式結構設計更加簡便合理。當建立起標準化體系后，在標準化的模塊設計中，只需要根據實際情況調整結構尺寸，使其滿足使用人員的要求，之后對結構內部的空間做出完善的設計，保證裝配式的建筑涉及自身可以得到全面的優化。

3.2 設計預制構件

預制構件是裝配式建筑的一個重要階段，設計過程中必須遵循模數化原則，盡可能減少構件類型，以便得到精確、標準的構件，這樣工程造價才能有所降低。裝配式建筑的主要部位有降板、開洞，還包括異形等?，F澆施工是最常采用的方式，當然也要考慮當地的運輸條件，包括加工生產能力、構件吊裝等因素。與此同時，預制構件應充分體現耐久、耐火等性能，設計預制構件時，需保證生產可行性、成品安全性。對于尺寸較大的預制構件，可增加相應的構件脫模、預埋吊點等，根據具體的隔熱保溫要求，以此對預制外墻板進行設計，使之與空調、散熱器的安裝要求相符。建筑結構若包含非承重內墻，應選擇質量較輕、易于安裝且隔聲性好的隔墻板。

3.3 重視裝配式構件及連接設計

預制構件應進行承載力、變形、裂縫驗算，還應進行地震工況下的承載力計算，況此外還要注意短暫設計工況（如翻轉、起吊、運輸、堆放堆放//裝等安裝等）下的驗算。因為各工況下構件的受力模式不同或是構件的混凝土強度未達到設計強度等原因，造成構件的最終截面和配筋不同。此外預制構件設計時應選位擇合理的連接部位（一般在受力較小的部位），劃分合理的構件尺寸和形狀等。預制構件設計在對整體結構進行設計過程中，要重點把握各預制構件之間的連接設計，保證各節點安全可靠，符合規范的各項要求，滿足結構承載力設計及抗震設計的要求。防止由于節點的缺點而致使整個結構不合理及安全隱患等。如：疊合構件的疊合面粗糙度占比要求，疊合梁的對接連接要求，主次梁之間的連接構造，預制柱與預制梁之間的連接節點構造等要求。

3.4 做好參數標準的把握

首先，計算振型數。通常來說，建筑剪力墻結構設計，應計算較多的振型數，要做好質量系數的把握，保證能夠超過最初設定的數值，以此保證建筑結構設計方案的合理性。對于振型數的選擇，應結合建筑類型確定，例如高層建筑多超過15。其次，計算墻體豎向分布筋配筋率。一般來說，配筋率大小多以實際配筋率為主，以此減少整體計算結果的偏差。若未按照實際配筋率開展計算，極易造成受彎鋼筋數值變化。最后，確定最小地震剪力系數。從建筑剪力墻結構設計實踐來說，結構計算參數的確定，最小地震剪力系數為核心標準，產生的抗震作用，多被用于衡量抗壓性和穩定性。通常來說，低烈度區，較高的房屋建筑物底部，其最小地震剪力系數，通常小于設計要求。

3.5 預制裝配式的結構節點設計

構件連接節點設計是裝配式結構設計的關鍵之處，整體工程項目質量如果想要得到更好的效果，必須優化結構節點設計方案。在進行節點設計時，設計人員必須著重關注連接節點結構的安全指數，保證節點結構穩定并且保證力的傳導的效率。同時要精確計算節點處的實際受力情況，保證結構整體功能性良好，并做好節點安全保障措施，如位置防火、防水處理。目前節點連接技術具有繁多的種類，如套筒灌漿連接以及螺栓連接等，都是較為有效的連接設計方法，設計人員可以分析實際情況，根據不同的連接需求選擇更合理連接方式，并制定出配套的節點計算以及技術使用設計方案。

3.6 做好細節的優化

首先，約束邊緣構件。通過實施約束措施，能夠實現對剪力墻承載力的高效把控。使用40%以上的約束力，便能夠增加剪力墻的承載力;使用20%的約束力，能夠實現增強抗震性能的作用?；诖?，具體設計時，要合理選擇邊緣構件。剪力墻邊緣構件的設計宜遵循如下原則：若底部加強部位設計的軸壓比，其沒有達到規范標準，那么要增設構造邊緣構件。若超過規范標準，則采取增設約束邊緣構件的措施。其次，進行強度以及性能的優化設計。按照建筑剪力墻結構設計規范進行設計，保證配筋率達標。具體實踐中，結合抗震作用，合理控制剪力墻邊緣構件的數量，保證建筑整體的性能。最后，做好延性處理。開展延性設計，要運用均衡布置以及對稱設計等方法，增強剪力墻的支撐能力，保證結構的性能。

4 結語

綜上所述，預制裝配式建筑在設計時，由于其自身加工工藝特點，與傳統建筑設計有很多區別，如能在項目的方案階段將這些區別因素考慮進去，則可以大幅提高設計效率減少返工，同時也使整個項目的經濟性得以提高，針對這種情況設計單位還應該重視裝配式建筑設計的優化與合理化發展。

參考文獻：

[1]雷軍.裝配式結構設計的應用與優化[J].工程技術研究，2019（2）：167-168.

[2]賈金成.裝配式建筑結構設計優化探討[J].建材發展導向，2017（10）：47.

[3]母天剛.預制裝配式結構構件施工技術研究[J].建材與裝飾，2018（3）：14-15.