裝配式建筑結構設計要點分析

姜文東

摘 要：在我國建筑行業的發展歷程中，存在著環境污染和資源浪費等問題。隨著國家對環境和能源保護意識的不斷提高，建筑企業的環境保護和節能工作也越來越受到關注。目前，我國的傳統建筑設計觀念已不能很好地適應當前的相關要求。在建筑行業當中，裝配式建筑具有良好的節能效果，正逐漸被廣泛地應用于各行各業。主要探討了裝配式建筑的最佳設計途徑，希望能夠為行業內的相關人員提供一定的參考。

關鍵詞：建筑行業;資源浪費;裝配式建筑;設計途徑

中圖分類號：TU311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）06-0016-03

0 引言

隨著環境保護意識的不斷提高，建筑工程的人工成本不斷上升，對傳統的建筑方式產生了很大的影響。與傳統的建筑相比，裝配式建筑能夠有效地減少建筑的工作量和材料的消耗，從而提高建筑的整體質量和效率。我國的裝配式建筑還處在起步階段，所以在專業構件設計、結構設計、施工工藝等方面還存在很多問題，造成了建筑行業之間的巨大差距，使得施工總成本不能得到有效的降低。因此，裝配式建筑的設計者必須根據工程的具體情況和自己的設計經驗，對整個結構進行有效的設計。同時也要積極借鑒先進的設計思想，提高整體工程的完成質量，從而促進裝配式建筑的發展。

1 裝配式建筑概述

1.1 裝配式建筑的基本概念

由于裝配式建筑在結構和造價上具有明顯的優越性，所以在工程建設中得到了越來越多的應用。通過對裝配式建筑的建設，可以減少工程建設中的資源浪費，減少對環境的污染。裝配式建筑施工全流程主要是設計、生產、施工安裝。在此之前，設計者必須事先完成有關預制件的設計，并將其提交給預制件制造商，并對其進行整體的優化，從而保證產品的出廠品質。經過精心設計和標準化生產的預制件在進行現場安裝時，能有效提高工程建設的效率。采用組合結構進行安裝，保證了所有預制件在安裝過程中的一致性[1]。

1.2 裝配式建筑的特點

裝配式建筑在建筑業中的運用，既能加快工程進度，又能將各種施工方法有機地融合在一起。在施工前對預制件進行設計，可以為后期施工工地節約大量的施工準備時間。通過這種方式，可以有效地提高裝配式建筑的整體效率，從而保證整個工程的順利進行。由于預制件在出廠前都是標準化的，所以其品質都比較好。同時，把信息技術和其他技術運用到裝配式建筑中，可以保證預制件的設計工作能夠更加精確，從而提高整個建筑的質量。

1.3 裝配式建筑結構設計的要求

在進行整體裝配式建筑結構設計時，必須嚴格遵循實用、可行的原則。在進行建筑結構設計時，應根據工程的實際需求，對其抗震、安全等進行合理的設計。為了保證預制件和各個結構的設計能夠高效的進行，在整個結構設計中必須進行更細致的設計。同時，要保證整體結構的設計符合環保標準，并能有效地控制預制件的材料消耗。在設計階段，對方案的可行性等進行了嚴格的審核，以保證能夠得到最好的結構。

2 裝配式建筑結構設計規范

在進行裝配式建筑結構設計時，必須對預制件等進行精確、科學的計算。在設計過程中，要對整個項目的造價進行控制，保證設計方案能夠按照建筑規范實施，才能使企業獲得最大的經濟利益。在設計的時候，要根據實際的使用要求，對建筑的整體結構、外觀等進行科學的設計，及時發現問題，并進行有效的改善，將結構的復雜性、高度等進行分區。對工程的經濟、可行性等進行有效的分析，以確定最優的方案。通過對 BIM技術的應用，實現對建筑項目的有效利用，既能滿足建筑的實際應用要求，又能提高建筑的資源利用率，從而減少建設費用，提高企業的經濟效益。在進行裝配式結構的優化設計時，必須對其主體結構進行科學的分析，并對其內部結構進行合理的設計。同時，設計者還必須將工程的工程材料、體系結構等綜合考慮，科學地進行規劃，以保證工程的科學性[2]。

3 分析裝配式建筑結構設計要點

3.1 設計流程要點

設計人員在進行總體的裝配式建筑設計過程中需要采取科學有效的方法來對整個設計環節進行深化，在展開具體的設計過程當中，不僅需要重視原有的建筑結構相關內容，同時還需要對各類新增加的設計需求進行重視。在進行方案設計的過程中，設計人員需要對整體的建筑工程施工成本和工程規模等具有充分的掌握和了解，并以此為依據來設計相關標準，同時也需要結合建筑的結構類型來對剪力墻和柱體等關鍵部件的位置和連接方式等進行全面的控制，以此來更加有效的確保整個設計工作的設計尺寸能夠滿足預制構件設計及制作的標準。在進行設計的過程中，設計人員還需要及時地同業主單位和施工企業等進行充分的溝通，以此來確保能夠針對相關特定的設計方案和設計細節進行進一步的明確，進而有效的為后續的建筑結構設計提供一定的參考及保障。設計人員還需要對裝配式建筑構件生產的相關技術要求進行明確，同時結合建筑結構的受力情況等來選擇預制構件類型，有效的對后期管線預埋設計進行協調。設計人員在進行結構設計深化的過程中還需要積極的同預制構件的生產企業進行溝通，確保能夠在雙方都確認的前提下進行預制構件架構圖紙的設計及確定[3]。

3.2 構件拆分設計

施工企業在進行預制構件設計的過程中需要對預制構件的生產企業的相關生產工藝及水平等進行充分的了解，以此來對預制構件的合理尺寸進行明確，進而最大限度的控制建筑結構之間出現的尺寸誤差，以此來有效預防由于尺寸的原因而出現質量問題。同時設計人員還需要對施工現場的吊裝水平進行充分的了解，以此為依據選擇吊運方式。為了有效地降低工程的整體建設成本，優化工程的施工流程，可以將部分能夠進行拆分的構件進行拆分操作，以此來更加有效的保障對各施工節點的質量把控。同時還需要加強對裝配式建筑結構的安全性分析，確保整個工程施工過程中能夠更加安全高效的進行。設計人員需要對預制構件結構在運輸和安裝過程中的相關重點環節進行分析，對構件進行合理的拆分設計，以此來確保整個設計更加科學合理。

3.3 剪力墻結構設計

裝配式建筑中的剪力墻主要是為了有效地承受地震荷載和風荷載等，具有有效防止結構剪切破壞的作用。剪力墻結構的設計工作也是整個裝配式建筑結構設計工作的要點，設計人員在進行設計的過程中需要重點對以下幾點進行控制：①對整個空間結構等進行充分的考慮。在裝配式建筑工程中，剪力墻施工方式主要為對稱樣式，因此設計人員需要充分了解空間結構特點。②避免進行單方面的剪力墻設置。對于地震發生概率較高的位置，設計人員需要結合裝配式建筑的抗震性能確定剪力墻的厚度，以此來保障整個建筑的安全性。③重視剪力墻邊緣構造設計。設計人員可以在剪力墻的邊緣位置進行端柱配置，以此來確保能夠有效的提升整個部位的抗震能力，同時也可以根據這個部位的實際受力情況來加強剪力墻的兩側和端部[4]。

3.4 框架結構設計

目前在裝配式建筑中，框架結構應用較為廣泛，尤其是在我國高層裝配式建筑中。因此施工企業需要在設計過程中重視對裝配式建筑的框架結構設計工作。在進行裝配式建筑框架結構設計過程中，要確保設計剛柔兼顧，以此避免由于在進行設計時出現結構較柔出現結構變形，或是由于結構較剛等出現局部受損等情況的出現。在進行結構設計過程中還需要分清結構的主次，同時也需要針對不同結構的及其重要性來進行針對性的設計，以此來有效的確保整個構件的穩定性和可靠性。針對裝配式建筑結構中存在的相關問題需要結合工程的實際情況來進行調整。若建筑所在的位置地下水位較高，可以在混凝土材料中添加一定比例的膨脹劑，若整個建筑框架的結構體系無法滿足伸縮縫間距標準，需要通過提升配筋率或調整保溫措施來控制[5]。

3.5 構造節點設計

裝配式建筑的防水性能較差，因此設計人員需要對整個構造節點設計進行重點的關注，在進行設計之前需要對裝配式建筑周邊的氣候和地理條件等進行充分的了解，以此來確保建筑中各構造節點能夠較為充分的滿足相關的需求。同時施工企業還需要掌握裝配式建筑周邊的水文地質條件，對裝配式建筑的風荷載作用進行分析。通常情況下建筑在風荷載的作用下，整個結構會處于彈性狀態，同時各構造節點設計需要滿足內力標準要求。在設計中需要考慮建筑的抗震性標準，若整體的地震荷載過大的話會導致建筑處于塑性狀態，因此需要根據建筑構造節點的極限承載力來進行合理的設計[6]。

4 來加強裝配式建筑結構設計要點的優化路徑

4.1 焊接工程質量控制

焊接工程設計是裝配式建筑結構制造和安裝的重要環節之一，結構設計工程師必須做好焊接工程的質量控制工作。手工焊接存在許多焊接質量問題，建筑設計工程師必須做好監督工作，督促必要的焊接工藝試驗工作，在焊接過程中加強檢查是否有裂紋，嚴格執行設計工作的措施。另外，嚴格進行焊縫質量外觀檢驗和焊縫尺寸測量，消除刃口咬邊和焊接問題的發生，注意焊縫最多不能焊接兩次，積極監督無損檢測工作。

4.2 高強度螺栓連接工程

目前，高強度螺栓連接工程設計是裝配式建筑結構工程設計建設質量管理的薄弱環節之一。主要問題是很多項目中通常使用的精煉螺栓代替高強度螺栓、高強度螺栓連接面不能滿足規格要求以及高強度螺栓未按照規格進行螺絲固定。為了確保高強度螺栓連接項目的建設質量，設計工程師和承包人必須具有高度責任感。為了提高質量意識，強化質量管理，同時實施質量保證措施，在嚴格的管理下確保高強度螺栓連接工程的建設質量，積極采用并行監視和檢查工作方法，嚴格控制高強度螺栓連接工程的施工質量。

4.3 防銹和涂漆工程

裝配式建筑結構的除銹及涂漆工程是現在工程承包商很容易忽視的內容。防銹和涂漆工作不注意時間會影響裝配式鋼結構的建筑質量，除銹及涂漆工程的質量是否合格，建筑維護過程中不會直接影響裝配式鋼結構，裝配式建筑結構程的使用年限也會影響整個建筑結構安全性以及發生火災時的耐火時間。由于設計工程師需要不斷改進工作的強度，所以承包方相關負責人要理解防銹和涂漆工程工作的重要性，加強監督質量，加強責任感，促使建筑工程按時完工。監理工程師應密切注意防銹和涂漆問題，在保證裝配式建筑結構廠房涂層質量保證的基礎上，對每一道工序進行嚴格的檢查和批準。

5 結語

相較于傳統的建筑來說，裝配式建筑具有施工過程更加環保節能、整個工程建設周期較短等特點，因此其具有更加廣泛的發展前景和發展空間，目前已經得到了建筑行業普遍的認同和廣泛的使用。但是裝配式建筑目前在建筑結構設計和構件生產等環節中仍然存在著一些問題，由于各施工環節之間整體的配合程度不高，因此對整個裝配式建筑的結構科學合理性造成影響。這就要求施工企業在進行裝配式建筑結構設計過程中需要充分掌握相關的設計流程，同時對其設計標準、設計布局和設計技術等要點進行控制，以此來確保整體的裝配式建筑結構設計能夠符合工程要求。

參考文獻

[1] 吳琳，王艷，紀翔.關于裝配式建筑的結構設計要點分析[J].建筑工程與管理，2019，1（6）：12-14.

[2]葉艷琦.預制裝配式建筑的發展前景和結構設計要點[J].中國建材科技，2015（7）：89.

[3] 楊秋恒.裝配式建筑在施工管理中的風險因素與控制[J].建筑技術研究，2021，4（5）：17-19.

[4] 張錕.基于裝配式建筑結構設計要點分析[J].建筑·建材·裝飾，2019（21）：212+219.

[5] 劉士英，狄聚寶，蔡永濤.裝配式建筑結構設計要點分析[J].城市建設理論研究：電子版，2019（3）：149.

[6] 孫曉云.裝配式建筑結構設計要點及應用分析[J].建筑工程技術與設計，2018（31）：748.