基于装配式建筑结构设计要点分析

基于装配式建筑结构设计要点分析

苗秀奎

身份证号：232303198610071516

摘要：为了提高民用建筑体系的综合效益，我们需要对装配式建筑进行一个结构体系的设计规划，从而调节建筑内部每一个环节的协调性，以此来实现对整个框架结构体系以及能够支撑体系等的优化系统，通过对这一系列的体系结构的优化，可以满足建筑施工的需要，还可以提升人们居住质量的环境。装配式建筑其中所包含的的环保理念是可持续发展建筑的理论建构部分，所以装配式建筑其实也就是绿色建筑。本文就是围绕着装配式建筑结构设计来研究讨论的，希望能够为设计部门带来一点帮助。

关键词：装配式；建筑结构；优化设计

中图分类号：TU756                  文献标识码：A

1 引言

伴随着建筑市场长期的粗放式发展，以现浇为主的传统房屋建筑方式已不能适应现代社会对建筑功能、品质以及节能环保等方面的要求。而装配式建筑相对于传统建筑在节约资源和能源、减少污染、提高劳动生产效率及工程质量等方面都有很多积极的作用。但装配式建筑又有其独有的特点和设计方法，故如何进行合理的装配式建筑设计，则对装配式建筑的健康发展有着非常重要的作用。

2 装配式建筑概述

装配式建筑是在构件预制厂将梁、板、柱、墙等结构构件预先生产，统一转运至施工现场将这些预制构件连接在一起形成一个整体性的建筑。我国在20世纪50~80年代开始发展装配式建筑，其所具备的各类优势促使其成为未来建筑行业的重要趋势。当前，节能环保标准及人力资源成本的增加，推动了预制装配式住宅在我国的推广，装配式建筑研究、应用不断增加，在建筑结构设计方面已与初期存在较多差异。但由于装配式建筑产业体系不够完善，其应用受到一定阻碍，各地设计人员的装配式建筑设计经验欠缺，装配式建筑结构设计人员与生产厂家未能有效对接等问题，阻碍了装配式建筑的应用。因此，设计人员必须充分掌握装配式建筑结构设计要点，并加强各方沟通，结合我国经济、社会发展需求形成能够适应当前状况的建筑结构设计标准及经验，为我国装配式建筑推广应用奠定良好基础。

3 结构优化设计的主要要点

3.1 最初方案阶段

业主通过与设计人员的沟通交流，确定好建筑风格、户型、立面等。根据他们提出合理的建议，给出最优的方案。最终做到安全可靠、经济适用。

3.2 中间设计阶段

通过比较论多种结构体系、结构布局、建筑材料、设计参数、基本类型等，优化建筑结构控制系统选择和施工价格。

3.3 最终施工图阶段

采用标准化配筋标准，精确计算控制，详细进行模型调整。精细施工的图纸内部审查和优化，逐步降低土建价格。

4 装配式建筑的结构优化与设计方案

4.1 装配式建筑设计的流程及各设计阶段的关键点

首先，必须重视技术策划阶段，这一阶段的关键点是明确装配率（装配率指单体建筑室外地坪以上的主体结构、围护墙和内隔墙，装修和设备管线等采用预制部品部件的综合比例）。装配率既是评价装配式建筑的重要指标，也是各地政府制定装配式扶持政策的主要依据，更是装配式技术路径实行的重要参考。例如当装配率设定在15％的时候，可以仅对水平楼盖采用装配式楼盖就可以满足装配目标；当装配率设定在30％的时候，仅对水平楼盖采用装配式楼盖就比较难满足了，还必须考虑一定比例的非砌筑隔墙，外围护墙以及干式地面做法、全装修等其他内容；当装配率设定在40％以上的时候，则一般必须要考虑竖向构件采用装配式构件。由此可见装配率的确定对整个项目装配式技术路线的制定以及后期项目设计的顺利进行有着十分重要的作用。第二，初步设计阶段的关键点是协同。在这一阶段内，就需要在前期技术方案的指导下，再结合各专业的技术特点进行协同设计，结构专业需要依据方案策划以及规范标准制定出装配式构件具体采用的部位以及结构类型、连接方式等，设备专业则配合制定出管线在预制构件中的敷设方式及处理原则以及安装时需要预埋预留的位置，构件生产单位和施工单位则可以提出自己方面的一些需求，例如构件生产单位是否只可以生产二维构件，施工单位的安装塔吊规格是否存在一定限制等。通过各专业的协同工作，制定出既经济又合理的装配式技术措施。第三，施工图设计阶段的关键点是装配式构件的拆分。在这一阶段内，根据初步设计阶段制定的装配式技术措施，将既定的结构构件拆分成工厂可以生产，公路可以运输，施工可以安装，协同了各专业技术的装配式构件则体现着设计人员对装配式建筑设计的了解程度。拆分设计的总原则要考虑以下几个方面：1）构件的标准化，少规格多组合；2）工厂生产的限制条件；3）公路运输的限制条件；4）施工起吊设备的限制条件；5）结构受力是否合理。

4.2 剪力墙结构设计

剪力墙是装配式建筑中主要承受风荷载、地震荷载的结构，具有防止结构剪切破坏的重要作用。剪力墙结构设计也是装配式建筑结构的设计要点，设计时需要把握以下几点：全面考虑空间与结构问题，对于装配式建筑而言，其剪力墙施工方式为对称样式；避免单方向的剪力墙设置，在地震概率较高的区域，需要根据装配式建筑的抗震性能确定剪力墙最有效的厚度；在设计纵墙时，应结合实际计算结果进行布置；注重剪力墙边缘构造设计，可在剪力墙边缘配置端柱，进而提高该部位的抗震能力，同时也要根据该部位实际受力情况加强端部与洞口两侧。

4.3 预制构件连接设计

竖向与水平接缝处设置有适量钢筋，需达到有效连接状态，此处为套筒灌浆连接的方式，所得接头应与施工要求相符。从预制剪力墙的整体结构来看，钢筋接头套筒处需要设置足够厚度的混凝土，以达到有效保护钢筋的效果，该处厚度至少为20mm，且各套筒间距至少达25mm。施工中，预制板、预制梁之间会形成叠合区域，该处需设置为粗糙面的形式。预制梁端面施工中，应形成键槽并带有粗糙面。相较于结合面，形成的粗糙面应达到总面积的80%。在展开预制板粗糙面的设置时，需确保凹凸深度至少达4mm，而关于预制梁端及墙端的粗糙面，该处产生的凹凸深度至少达6mm。需注意的是，预制构件连接处应具有足够的稳定性，该处座浆材料强度要得到保障，即至少达到连接构件混凝土强度等级。

4.4 构件拆分设计

对于预制构件的拆分需要以把握装配式建筑主体结构受力情况为前提，在掌握现浇与预制范围时，明确构件拆分位置，明确后浇区与预制构件间的关联。结构拆分时还要根据实际情况减少构件类型，确保建筑结构总体的合理性，必须掌握相邻构件拆分情况，合理选择构件接缝位置。例如：剪力墙结构拆分装配设计时，要尽量选择T型剪力墙，避免拆解得较为分散；对于需要增加翼缘的剪力墙，要保证翼缘长度设计合理，减少边缘构件浇筑长度影响现场施工。

5 结束语

综上，装配式动工技术的应用已经是当下和将来的修筑行业和建筑结构设计中的关键方向，基于动工技术和团队的专业性等各种影响，建筑工程进行中对此技术有很多限制条件，需要单位根据实际状况选用最佳的预制装配动工技术，同时认真处理好各方动工该工序的质量管控工作，由此才能从根本上保证预制装配式技术的应用质量达到要求。

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