裝配式建筑結構設計優化路徑分析

李思宇 沈磊

摘 要：當前環保理念盛行，加上勞務成本逐漸提升，以往建筑模式受到強大沖擊，裝配式建筑成為人們關注的焦點，可有效克服傳統建筑在周期、物資消耗、工程量等方面的弊端。但是，國內裝配建筑產業正處于起步階段，在構建制作、建筑設計、抗震功能等方面存在缺陷，使結構設計與預期存在差距，增加了成本投入。對此，應堅持安全實用的原則，制定科學可行的優化方案，對建筑結構進行優化設計，由此保障建筑質量，促進整個裝配建筑業的穩健發展。

關鍵詞：裝配式;建筑結構;設計;優化路徑

1裝配式建筑概述

裝配式建筑是指在建筑工廠內生產制造并加工處理各種建筑施工企業需要用到的各種構建和配件，并將其安全地運輸到施工現場，通過科學的裝配式方法在現場裝配或者安裝各種構建和配件，最終形成完整的建筑物結構。

2裝配式建筑的優點

2.1有效縮短施工工期

該類型的建筑是集設計、生產、建設于一體的施工方式，與原有現澆筑建筑相比有效的加快了建造時間。構件實現生產加工以及組裝操作需要在特定的機械設備的幫助下來實現，借助工程機械進行建設能夠大大提升施工效率，還能夠將安全問題進行有效規避，在一定程度上有助于縮短建造周期，同時還可以實現由于工期縮減而出現的各類開支的較少，這也是變相節約了工程成本投入。

2.2施工方式實現了簡便化

此種類型的建設結構一般都是運用標準化的安裝模式，安裝流程快速便捷且一致，大大簡化了施工過程，大大加快了施工速度，進而實現了施工周期的縮減。構件預制所需要的材料在廠內進行加工是非常便捷的，能進行大批量生產，與傳統施工工藝比較不僅節省了工程成本，而且簡便了施工全程。

2.3有利于將節能減排工作落實到位

在新時代的大環境下，裝配式建筑技術能夠做到構件利用環保材料實現制作與加工。與傳統的建造工序比較，新型技術不但能對構件生產時產生的氣體排放量進行有效控制，同時還能提升資源使用效率，很大程度上縮減了工作量，優化了生產條件。預制過程也在一定程度上減少了對環境產生的影響，能夠保證作業人員健康發展，對于建筑行業實現綠色可持續發展戰略目標具有積極的推動意義。

3裝配式建筑結構設計的優化路徑

3.1實施全過程的建筑結構設計流程管控

部分裝配式建筑存在著結構設計成本偏高、設計細節把控不嚴的情況，這是結構設計流程管控不嚴格所造成的。正是因為沒有制定科學的結構設計流程，導致在設計、生產與施工環節的銜接性不足，無論是構件生產還是施工作業中都面臨著多種質量問題。因此，針對這一情況，在裝配式建筑的結構設計時，設計人員應根據總體的結構設計標準，處理好結構圖紙、構件預制和施工作業之間的緊密關系，通過不同環節的流程再造和銜接來保障設計工作的高效、有序進行[5]。各個工程企業在裝配式建筑結構設計中，應該不斷積累經驗，對結構設計流程加以調整與控制，簡化預制構件的生產工序與流程，降低總體的施工難度，實現構件預制中的成本控制。

3.2建立健全設計體系

我國的裝配式建筑施工技術在多年的發展中取得了一定的成果，但依然存在著很多的技術難題。各個工程企業在裝配式建筑的結構設計和施工過程中，要不斷積累結構設計經驗，建立完善的結構設計體系，在該體系中明確規定裝配式建筑的結構設計流程、標準等基本內容，為設計人員的設計工作提供制度指導。與常規的住宅式建筑不同，裝配式建筑結構設計更需要構建可行且完善的標準設計體系，該體系由標準化戶型模塊和標準化交通模塊所構成。交通模塊，重點是要進行裝配式建筑中樓梯、電梯井、過道等基本交通要素的標準化設計，而戶型模塊方面，重點要進行內部空間結構的優化，使得空間形狀、尺寸能夠達到標準化設計需求。

3.3裝配式建筑結構設計技術優化

裝配式建筑的結構主要有整體式的框架結構、疊合剪力墻結構等。建筑工程項目中，每個工程建筑都有其特殊的結構施工要求，不同的結構體系內包含的結構模塊各不相同，針對不同的結構模塊需選擇恰當的結構優化技術。比如，在建筑結構的平面部分，結構設計優化時可以選用疊合板來實現，而剪力墻結構設計優化時，則應通過預先制定疊合剪力墻來完成。建筑結構設計技術的優化中，針對剪力墻結構體系的優化，可以從以下3方面來開展：（1）優化結構體系中的承重墻板。整個裝配式建筑結構體系中，承重墻板是重要構成要素。為保持結構目標的實現，一般將承重墻搭建在兩側山墻上，隨后利用專門的結構設計軟件，利用軟件中的相關功能，實現整體的內力分析和構件設計，驗證承重墻的豎向荷載和水平荷載能否符合總體的結構標準。（2）加強節點設計。裝配式建筑結構中，不同結構要素之間是通過節點來實現連接的。加強節點設計，可以在很大程度上提升結構的整體性，發揮節點在內力傳遞方面的作用，各個節點連接處，應保障連接的穩定性與可靠性。（3）結構設計的過程中，應考慮現場吊裝、運輸和安裝方面的因素。裝配式建筑剪力墻結構設計中，采用分塊設計的方式，應充分考慮施工現場的具體情況、承重墻板拼接位置等基本要素，在豎向拼縫的設置時，盡量避開剪力墻邊緣構件位置。

在裝配式建筑框架結構設計的過程中，結構設計優化應該注意：（1）混凝土強度等級應該與結構標準一致。裝配式建筑的結構設計中，框架梁、框架柱混凝土強度等級，均應在C30以上。（2）結構設計工作的開展過程中，尤其要以平面設計原則作為指導，框架梁、框架柱中心線要保持重合，如果在結構設計的過程中，梁柱中心線無法保持重合，在設計優化的過程中應考慮偏心因素的影響，而豎向構件之間應上下對齊。（3）預埋件設計的過程中，應處理好各個預埋件與主體結構的關系，保障預埋件的位置和尺寸。

3.4預制構件拆分把控

裝配式建筑的結構構件非常復雜，包含的預制構件數量較多，在結構設計與優化的過程中，專業設計人員應根據裝配式建筑的結構特點，了解清楚在結構體系內哪些屬于現場澆筑構件，哪些屬于預制構件。一般的裝配式住宅建筑在設計時，設計人員應注重水平構件預制技術的選擇，尤其要注重疊合板、陽臺、樓梯等的科學設計，根據現場條件來進行各個構件的科學使用，通過科學地規劃與布局，節約空間和成本。此外，結構設計優化的同時，同樣要對比預制外墻和承重內墻、非承重內墻的預制，以減少整個結構體系中的支架數量。

3.5優化預制構件的節點設計

節點設計是裝配式建筑結構設計中的一個難點，且節點設計是否合理，關系到裝配式建筑結構的穩定性與安全性。在傳統的節點設計中，一般選用的是鋼筋或者套筒連接方式，這些連接材料的價格偏高，也就導致整個結構的建設施工成本較高。從經濟性的角度出發，設計人員在裝配式建筑結構設計中，為提高節點設計水平，可以通過優化預制構件之間、預制構件與現場混凝土構件之間的節點連接方式來最大限度地提高結構性能。

4結語

綜上所述，裝配式建筑結構具有更為突出的優勢，工程企業在開展裝配式建筑施工建設的過程中，應根據總體的建筑建設需求，堅持實用性、可行性、安全性的設計原則，加強結構設計優化，充分提升裝配式建筑的結構性能，進一步促進裝配式建筑社會效益和經濟效益的提升。

參考文獻：

[1]陳賽國，周紅霞，唐振興.實例探析裝配式建筑結構設計與施工要點[J].建材與裝飾，2018（22）：100-101.

[2]林清亮.裝配式建筑結構設計方法及施工要點[J].廣東建材，2020（8）：76-78.