基于装配式建筑结构设计要点分析张昊骕

基于装配式建筑结构设计要点分析张昊骕

张昊骕

中铁建工集团有限公司设计院北京100160

摘要：相比较于传统建筑，装配式建筑的建造速度快、受气候影响较小，可以减少建筑垃圾的产生与建筑污水的排放，也能减少粉尘、噪声及有害气体，符合节能减排、绿色环保的现代化建筑理念的要求，因此，装配式建筑近年来得到了越来越多的关注与重视。

关键词：装配式建筑；结构设计；要点分析

1预制装配式建筑的主要特征

传统建筑行业主要采用面向现场的方式进行施工，在生产建设过程中存在工业化程度低、能耗高、废弃物高、设计施工效率低、装饰装修质量不稳定等问题。相较于传统模式，预制装配式建筑具有现场作业强度低、品质高、垃圾少、材料利用率高、污染管控到位、人工成本易控、工期短、运营维护简便的优势。而且预制装配式建筑能够很好地融合绿色低碳、节能环保、健康生态、可持续发展等新型理念，实现设计标准化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化、管理信息化，能够有效改善传统方式的缺陷，打破工程建设各个环节的局限性，实现产业上下游的高度协同。

2预制装配式建筑的具体优势

预制装配式结构与传统现浇混凝土结构进行对比分析，可以发现，预制装配式结构具有如下优势：

（1）在建筑工程中对轻质板墙进行大量应用，这样方便对房间进行自由分隔，从而使实际应用变得更加灵活。

（2）方便施工，减少施工现现场湿作业量，减少施工过程中中材料浪费情况的发生，这对于保护环境来说也有着重要意义。

（3）建筑工程建造速度快，工程的整体建设周期短，同时也提高了工程的整体经济效益。

（4）工业化生产劳动力高，并且可以确保产品的质量能够达到要求标准，可以对工业废料进行合理应用，提高工程的经济效益。

3预制装配式建筑的发展现状

预制装配式建筑是指在建筑过程中充分运用预制装配技术，其结构构件大多是由工厂按照工业化、精确化、标准化模式预制加工而成，并向各个建筑施工场地进行运输，施工现场根据自身的实际需求和施工设计要求对其进行装配，确保预制装配式建筑的顺利建设。传统建筑会存在施工工艺水平较低、施工效率较低等缺陷，而预制装配式建筑正好可以弥补这一缺陷，它更符合工业化生产的实际需要，能够不断地提高建筑项目装配和预制技术，充分地将材料、构件及结构技术进行有效的整合，有助于其工业化技术和集成化水平的提高。当前我国正在积极推广产业化建筑发展政策，最新出台的《绿色建筑行动方案》、《绿色建筑应用方案》等相关规范明确规定了在未来建筑行业的发展中，应该加大对预制装配式结构、钢结构等建筑体系的推广和应用。

现在我国预制装配式建筑的开发模式主要有三个，分为预制钢筋混凝土结构、预制集装箱结构、预制轻型钢结构。“预制装配式混凝土结构”PC（PrefabricatedConcreteStructure），主要的构件是预制混凝土，加工结合而形成的混凝土结构，因其特性而具有诸多优势，成本低，环保，高效节能。钢筋结构房屋是高效、环保的绿色建筑体系，符合可持续发展方针，具有保温隔热、隔声、抗风抗震性能好、跨度大并且自轻重等优点，因此一般会应用在度假区、别墅、建筑夹层、屋顶平改坡、多层住宅等地。预制集装箱结构的基本模块为集装箱，使用了制造模式，在工厂用流水线的方式，逐步完成各个模块的构造以及内部的装修，之后早运送到施工工程，快速组合建造完成不同的建筑。

4装配式建筑的结构优化设计分析

4.1装配式建筑结构设计常规优化

常规优化在这里可以分为三个阶段，分别是方案阶段、初步设计阶段和施工图阶段。在第一个阶段——方案设计阶段，可以组建小组，从整体上对建筑进行分解，从户型、立面造型倒柱网布置等方面来进行专业的分析，让建筑高度、规则度、复杂度等都控制在合理的范围之内。

在初步设计和施工图阶段，则需要从土建造价方面，对建筑的结构体系等内容进行多种方案比较论证，先从整体上控制造价，然后再通过标准化和精确化的计算、调整，来降低土建造价。

4.2装配式建筑的結构优化

建筑工程所包含的范围非常广泛，因此，装配式建筑结构设计过程中，所要优化的内容也很多。如果从大的方面来说，装配式建筑结构设计优化与传统建筑结构优化一致，包括房屋总体结构设计优化和分布结构设计优化，如果细化，还能下分更多分类。装配式建筑结构设计优化，一方面在造价上更加节省，另一方面，从持续发展的角度来说，装配式建筑结构设计优化的理念，能够推动建筑工程健康发展，同时也能实现资源的充分利用。

4.2.1整体管控优化

装配式建筑的特殊性，让装配式建筑的结构设计必需延伸到整个建筑过程，从生产到现场装配。简单来说，在构件的设计之初，就要考虑到它门的拆分、现场装配要求等。而当前装配式建筑的成本之所以高昂，一个主要原因就在结构设计的整体管控流程不到位，导致了各个环节相互脱节，造成施工难度增加。

所以，装配式建筑的结构设计应该从整体式做好整体管控优化，要在设计这一阶段就做好构件设计拆分等优化工作，只有如此，才能保障后续工作的流畅、完整。同时，对预制构件生成工序加以优化、细化，也是减轻施工难度和管理难度的重要方法。

4.2.2以标准的设计体系为基准

同传统建筑设计相比，装配式建筑设计的一个特点是它需要更为精确和完整的标准化设计体系，而且装配式建筑结构的优化设计同建筑标准化设计体系紧密相连。装配式建筑标准的设计体系可以分为两个模块——建筑户型和交通核，前者的要点是调整室内结构不知，后者则是保障建筑的上下通行运输的规范性。

4.2.3从现实角度选择合适的结构技术体系

结构技术体系，简单来说，是指装配整体式剪力墙结构、支配整体式框架结构等同结构设计相关的技术体系。装配式建筑结构设计优化，其一个关键所在就是从现实角度选择合适的结构技术体系，也就是同现场实际结合。包括建筑物的平面部分、剪力墙等结构，由于这些构件之间有很多连接方法和连接形式，具体如何操作，则要依据施工现场具体的需要来决定。

4.2.4根据具体项目拆分、控制预制构件

装配式建筑结构的设计中，因项目不同，预制部位和预制形式也存在一定差异，一般的装配住宅建筑，需要放在首位的是楼梯、阳台等这些水平构件的预制设计，通过优化设计来减少造价；其次是对预制外墙体的优化设计；最后是内墙的预制设计，而这些预制构件设计应该满足施工当地的规范和要求。

4.2.5优化节点设计

装配式建筑结构设计优化的重点难点，就是节电设计。评价建筑优劣的首要标准是实用性能和抗震能力，而节点的设计则对这两点有直接影响。连接节点的是钢筋、预埋件和套筒，相对成本也较高，所以在保障建筑使用性能和抗震能力的前提下，对节点设计加以优化，是提高使用效率，节省成本的重要方法。

4.2.6利用政策降低成本

由于现阶段技术还不够完善成熟，装配式建筑结构在设计过程中还存在较大的阻碍，而国家为了鼓励建筑业向环保、低耗方向发展，推出许多优惠、激励政策，企业借助这些优惠政策，来降低装配式建筑结构建设成本，是推动这一产业走向成熟的必经之路。

5结语

装配式建筑结构设计是个系统的工作，需要设计人员具备十分扎实的理论基础及自身极强的责任心。并且建筑结构设计也是整个建筑工作系统顺利进行的前提。随着时代的发展，以及人们生活水平的不断提高，人们对于建筑的要求越来越高，装配式建筑在实际的发展过程中逐渐转变了建设方式，并且大力推进了建筑行业的成功转型，其凭借着自身的优势，有效地迎合了人们的生活需求，这就使得装配式建筑方式越来越受到人们的喜欢以及认可，装配式建筑方式在实际的建筑施工过程中发挥着极为重要的作用。

参考文献：

[1]刘道华.浅谈装配式建筑的结构设计优化[J].江西建材，2016（16）：18.

[2]宋竹.预制装配式建筑的设计要点分析[J].住宅与房地产，2016（06）：68.