預制裝配式建筑結構體系與設計

商王林

（浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

預制裝配式建筑長期以來作為我國建筑行業不斷發展的關鍵，其在施工期間，結構設計往往會受到構件安裝繁瑣、市場環境發展更具多變性等多方面的制約，促使建筑結構性能的實質效用不能全面展現。所以為了對這一問題進行妥善的處理，相關工作者必須著重針對現階段預制裝配式建筑結構體系的建設現狀展開深入的研究，借此了解優化設計的主要方向和內容。由此一來便可以促使預制裝配式建筑結構設計的可靠性與質量得以有效提升，以此達到對建筑物環保性與經濟性等多方面的要求。

一、預制裝配式建筑體系與設計的重要作用

就預制裝配式建筑而言，由于其具有可靠性較高的特性，因此，在我國建筑行業中的運用十分普遍，是促進建筑行業不斷發展的主要因素。但是，在實際施工期間，由于對這一課題的探討并不深入，促使現有設計要求和相關政策沒有完全涉及預制裝配式建筑機構體系與其設計。而之所以會出現這一現象，主要是因為結構工程師沒有對相關設計理念予以正確了解，從某種程度上對預制裝配式建筑結構設計的不斷發展產生了制約。所以，相關工作者就必須著重針對預制裝配式建筑結構體系的發展近況展開研究，從而為接下來優化設計工作的順利進行奠定良好的基礎，這樣一來，預制裝配式建筑結構體系設計便可以更具科學性與有效性，進而促進建筑行業的持續發展。

二、預制裝配式建筑結構體系的發展近況

就民用建筑來講，可供結構設計選擇的預制裝配式結構形式十分豐富，例如，多層以及底層住宅建筑，能夠在木結構、鋼結構、新型普通鋼結構以及輕鋼-鋼筋混凝土結構等各類形式之內予以選取。就施工層面而言，預制裝配式建筑結構主要涉及以下兩種：首先，預制裝配式鋼結構。該結構所應用的施工材料主要為鋼材，例如鋼柱和鋼梁等等。其次，預制裝配式混凝土結構。該結構所應用的建設材料主要為混凝，建筑工程在做好混凝土構件生產預制工作以后，會借助運輸設備在工程施工現場進行安裝。

但是，預制裝配式建筑結構設計主要涉及材料選取、整體設計、裝配施工與竣工驗收等多個環節，提高了設計質量管控的難度系數。在這期間，最必不可少的構件連接技術主要具有復雜性較高的特性，也就是借助同一結構安排，不一樣的連接技術促使最后產生的力學結構和抗震性同樣存在一定的不同。所以，相關研究人員就必須立足于科學技術的層面著手，借助已有的體系設計技術，確保預制裝配式建筑結構體系設計的順利進行。

三、預制裝配式建筑結構體系及其優化設計

（一）明確預制裝配式建筑結構體系和抗震性之間的關系

對于應用最為廣泛的裝配式整體預應力粄柱體系而言，主要涉及整塊板和多塊板，其中多塊板不但可以減小預制板尺度及其重量，還能夠為吊裝施工提供助力。施工者必須在構件安裝期間借助斜撐來強化預制裝配式建筑結構體系的整體可靠性。在抗震性層面，因為預制裝配你是混凝土結構往往會受到受力構件剛度以及節點剛度的影響，所以，抗震性和結構設計的控制關系必須立足于節點種類著手。

整體而言，由于節點的差異，預制裝配式混凝土結構主要涉及干式連接鉸接連接節點、濕式連接剛性連接節點以及柔性連接節點三種凡是。首先，干式連接鉸接連接節點沒有轉動剛度，在承受豎向載荷中應用的較為適宜，不需要對抗震設防進行過多的思考，并且風壓不高，在低層建筑工程中應用的較為廣泛。其次，濕式連接剛性連接節點所具有的轉動剛度和現澆混凝土梁柱節點十分相似，因此，在力學性能方面也和現澆混凝土框架結構十分接近，在各類預制裝配式建筑結構中應用的都較為廣泛。最后，柔性連接節點，主要位于鉸接連接節點和剛性連接階段之間，即使具有一定的轉動剛度，然而也缺少一定依據。因為各種節點形式所具有的剛度和能耗性能之間都存在一定的不同，所以結構設計就應該根據節點連接技術的選擇，確保力學和抗震性設計的合理性。

（二）結構體系的優化設計

相關設計人員必須按照節點形式予以進一步劃分，以此為接下來明確的結構高年以及簡圖計算奠定良好的基礎。就干式連接鉸接連接結構、濕式連接剛性連接結構與柔性連接結構而言，都是預制裝配式混凝土結構體系的基礎種類。除此之外，還涉及混合連接結構，極易受到結構力學性能、施工現場便捷施工狀態、工程造價成本以及抗震性等多方面的制約，然而由于全面性較高，必然是日后預制裝配式混凝土結構體系設計的核心內容。在此過程中必須高度重視的是，即使劃分方式有所不同，然而依舊能夠進行統一劃分。例如，預制裝配式混凝土框架結構同樣能夠劃分成干式連接鉸接連接結構、濕式連接剛性連接結構以及柔性連接結構三種，所以，就結構體系差異的方面而言，幾乎不會對設計工作的順利進行產生制約。

（三）建筑結構的優化設計

預制裝配式建筑工程在根據既定規范要求進行設計時，必須對以下幾方面予以高度重視：

首先，把提高工程建設質量和改善施工環境當作主要的設計目標，創新設計思路，注重結構性能和施工技術的前沿性，以此達到預制裝配式建筑結構持續發展的目標。

其次，組織工程設計人員著重針對結構概念及其力學知識進行教育培訓，從而讓預制裝配式結構技術的實踐應用可以更具有效性。

最后，針對混合連接結構體系而言，必須借助以下幾種措施進行設計：首先，在對柔性連接結構進行設計的過程中，必須嚴格根據既定規范要求著重針對剛度降低系數予以確認，同時和結構具體情況予以有機的結合，以此不斷提升取值的真實性格與有效性。其次，在對干式連接鉸接結構構件進行設計時，必須對桿端設置彎矩。在此期間，桿端箍筋僅僅需要根據斜截面承載力展開計算設計，并不需要對加密箍筋及其延伸進行設計。在建筑工程處在水平地震作用下，由于其受力邊柱往往會借助軸力進行抵抗，因此，在對柱承載力進行設計的過程中，必須對抗震系數進行深入的思考，并根據實際情況予以適當的調整，以此確保科學性。

結束語：總而言之，對預制裝配式建筑結構體系所展開的設計優化，必須在了解結構體系與其抗震性關系的基礎上，著重針對體系以及結構設計展開科學設計。也就是按照預制裝配式建筑結構體系，選擇適當的設計控制措施。例如，小高層結構在進行設計的過程中，就需要借助鉸接結合鋼結構與耗能減震元件這種組合方式，在提高結構基礎性能的基礎上，加強其抗風抗震性。根據實踐表明，在對預制裝配式建筑結構體系施工情況進行充分了解的基礎上，才可以對預制裝配式建筑結構展開優化設計。所以，相關施工者必須把上述研究和科研結果不斷的作用在各種施工標準和結構環境的工程中，從而推動建筑行業的不斷發展。