装配式建筑结构设计优化路径研究

装配式建筑结构设计优化路径研究

徐茜

江苏冠亚建设工程有限公司

摘要：装配式的建筑结构具有便于施工操作、缩短建筑工期以及消除施工污染等优势，因此装配式建筑目前已经得到工程建筑企业的充分重视。建筑设计人员具体在设计装配式的建筑结构时，首先要结合建筑基本功能来设计总体的建筑框架结构，然后分别优化建筑剪力墙、预制构件节点部位设计。本文旨在指导建筑设计人员在合理设计建筑装配式框架以及预制件结构的基础上，实现优化装配式建筑安全性能的目标，因地制宜优化装配式的建筑结构设计方案。

关键词：装配式建筑；结构设计；优化思路

装配式建筑的质量、性能，从根本上来看是由建筑结构设计是否具有科学性所决定的，这体现了优化装配式建筑设计的必要性。装配式建筑主要由建筑物各个部位的预制件组合而成，建筑设计人员针对装配式的工程建筑结构必须要进行整体的建筑功能优化，结合建筑构件生产、建筑构件吊装、建筑构件运输以及建筑构件安装等关键环节要求来完善建筑功能与布局，严格按照标准化的工程设计要求来规划建筑设计思路。

1. 装配式建筑结构设计的基本步骤流程

工程设计人员对于装配式的建筑必须要按照正确步骤来展开建筑设计，对于装配式建筑来讲，基本的结构优化设计应当包含初步设计装配式结构件、拆分建筑构件、吊装建筑构件以及组合建筑构件等环节。因此，建筑设计人员必须要合理选择建筑结构类型，对于建筑物的整体抗震性、安全性与经济性指标应当加以综合考虑^[1]。

建筑结构设计的总体要求就是达到建筑设计精细化标准，确保建筑框架结构以及建筑细部结构都能达到安全可靠的要求，合理节约制作与吊装建筑构件过程中的资源成本。建筑设计人员在规划建筑框架结构的过程中，需要充分考虑后续的建筑施工环节，合理控制外墙构件与楼板预制构件的数目，确保达到提高施工效率的目标^[2]。

2. 装配式建筑的整体框架结构设计

建筑结构框架具有承受建筑重量的功能，作为承载建筑上部结构的建筑框架部分必须要具有坚固性特点，防止建筑框架结构塌陷的安全事故产生。对于混凝土材料为主的建筑框架体系而言，至少需要达到C30的材料强度等级，尤其应当保证框架柱与框架梁的安全性能达到最佳。

对于装配式的承重建筑框架结构要确保满足平面建筑结构的基本强度标准，牢固连接预埋件，防止出现偏离构件中心位置的情况。在此过程中，建筑设计人员还要保证完全重叠框架柱以及框架梁的结构中心线，对于结构内力进行全面的传递。装配式的建筑整体框架部位一般来讲可以选择钢筋、锚板或者其他连接件来展开结构连接处理，以此满足可靠性良好的建筑框架设计标准。

3. 装配式建筑结构设计的具体优化要点

具有良好实用性与结构坚固性的装配式建筑适合运用于各种建筑设计领域，以此来展示装配式建筑特有的建筑功能结构优势。装配式建筑的结构安全性能如果要得到最大化的体现，则必须要科学设计装配式节点，经过验算确定各个节点的承重能力限度，并且运用正确方式来拼接装配式的承重墙板。具体在优化设计装配式结构的实践过程中，建筑设计人员需要重视以下的建筑结构优化实施思路：

1. 剪力墙的建筑结构体系

建筑设计人员针对建筑内部的重要组成构件、建筑结构管线、通用连接构件以及基础支撑单元分别实施优化设计，针对作为关键住宅建筑部位的剪力墙，可予以拆分式的建筑设计处理^[3]。为了保证经过以上设计处理后的住宅楼剪力墙部位，可满足最基本的楼体预制功能强度，建筑设计人员应主要侧重于剪力墙抗风性能以及抗震性能的优化处理。组成建筑剪力墙的装配结构件都必须达到基本结构强度要求，确保剪力墙的建筑支撑体系具有安全与坚固的特征。设计人员必须重视剪力墙的装配构件质量与性能，确保选择支撑性能良好的装配式建筑材料。

具体针对住宅剪力墙而言，应当选择抗腐蚀性能优良的建筑材料种类，旨在全面增强建筑物本体对于外界温度改变以及降水侵蚀的抵抗性。具有支撑建筑整体构造功能的建筑剪力墙包含较为复杂的建筑墙体结构，对于住宅剪力墙的各个区域部位如果分别予以人工组装设计，通常都会产生较高的建筑设计总体成本与资源消耗现象。因此工程设计人员针对高层建筑物可以选择装配式的剪力墙拆分组装设计方式，充分展现装配建筑设计思路运用于建筑工程设计的必要性，合理节约了住宅楼的剪力墙承重部位工程设计资源^[4]。

2. 预制构件的节点

预制构件节点的重要功能就是连接各个建筑部位的装配式预制件，建筑安全功能是由连接预制构件的方式所决定的。具体在连接预制建筑节点的过程中，可以选择钢筋构造、锚板构造或者其他连接件类型，严格按照建筑外观、建筑使用性能与建筑抗震性能的建设基本标准展开设计。连接建筑节点的结构区域必须满足建筑安全性检测标准，确保长期使用情况下，建筑连接部位不会出现节点连接松动的安全风险，保证装配式建筑的关键节点部位坚固与安全。

节点构造措施的合理选择应从建筑模型技术角度出发，建筑设计人员对于模型辅助设计手段应当加以充分利用，运用建筑模型来展现立体化的装配式节点构造图，进而达到方便建筑结构设计的效果，合理节约建筑节点部分的设计资源。装配式的预制构件节点对于工程结构内力能够进行传递，工程设计人员通过进行装配式节点连接的方式，可以保证建筑物形成比较稳定的整体功能结构。建筑设计人员在全面完成节点连接设计的前提下，应当检查各个节点连接部分的安全性，增强装配式建筑的安全性能保障。

3. 建筑承重楼板

建筑剪力墙主要由建筑承重楼板组合而成，对于建筑山墙的部位需要搭建完整的承重楼板结构，合理控制承重楼板的最大荷载强度。承重楼板的装配式部件具有承受建筑上部重力的基本功能，在优化设计承重楼板的装配式建筑功能部件过程中，必须要保证其满足水平向与竖向的建筑承重荷载强度标准。在分块设计承重楼板的情况下，工程设计人员对于预设的墙板拼接部位以及真实的工程设计效果图需要进行准确的对比，从而达到完善承重楼板总体设计效果的目标。

除此以外，装配式的工程设计人员还应综合考虑安装、运输预制构件等各个施工环节，通过判断与分析装配式结构内力的方法来保证建筑结构设计的精确性。在此过程中，建筑设计人员对于环保的绿色建筑结构部件最好能够优先进行选择，有效杜绝装配式建筑污染，运用环保节能思路来调整与改进装配式工程结构的设计方式。

下表为装配式建筑各个部位结构的优化设计要点：

表1 装配式建筑结构的优化设计要点

结束语：

经过分析可见，优化设计装配式的建筑结构，重点在于提升预制构件节点布局合理性，通过实施分块设计的方式来确保建筑框架的坚固性，同时还要充分保证可靠与稳定的节点连接效果。建筑设计人员必须要准确计算建筑各个部位的构件承重能力，按照装配式承重墙板的基本受力特征来安排建筑区域结构，有效提升装配式建筑的标准化结构设计效果。

参考文献：

[1]杨燕英.分析与探讨装配式建筑结构设计关键点[J].中国建筑金属结构,2020(10):86-87.

[2]刘涛.装配式建筑预制混凝土外墙的结构设计分析[J].绿色环保建材,2020(10):65-66.

[3]岳啸.装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究[J].建筑技术开发,2020,47(17):16-18.

[4]樊俊江,於林锋.超高性能混凝土（UHPC）在装配式建筑中的应用及质量控制指标[J].混凝土与水泥制品,2019(09):1-4.