装配式建筑结构设计要点

装配式建筑结构设计要点

吕文涛

世源科技工程有限公司西安分公司 陕西 西安 710000

摘要：随着社会经济的快速发展，生活质量的不断提高。人们对居住场所、工作场所提出了舒适度、节能、环保等较高的要求。装配式建筑在满足设计需求的基础上，在各方面都有着较强的优势，推动了建筑行业的良性发展。现对装配式建筑的发展优势进行阐述，并对装配式建筑结构设计要点进行分析。

关键词：建筑行业；装配式建筑；结构设计；设计要点

前言：目前，建筑技术的发展趋势是向轻建筑系统发展，装配式建筑顺应了这一发展趋势，同时也满足了“绿色建筑”的要求，这也是实现我国建筑行业可持续发展的必然选择。建筑结构设计是建筑工程项目的重要组成部分，在设计过程中需要综合考虑项目要求、项目建设地地质条件等因素，将设计师对建筑的表达反映在设计图纸上。本文将重点对装配式建筑结构设计进行探讨。

一、装配式建筑结构设计的发展优势

对比传统建筑类型，装配式建筑具有自身的特色优势，具体表现为：一是环保程度高。装配式建筑在施工过程中可以根据实际需求选择不同的材料，绿色环保类建筑材料的使用率相对较高。施工过程中产生的废旧材料等建筑垃圾相对更少，减少了工程施工过程中的粉尘污染等现象，对自然环境造成的影响较小。二是用人工少，效率高，缩短工期。装配式建筑采用工厂预制、现场吊装拼接的方式进行建设，施工过程中可以拆分并行施工，加快了施工进度，缩短了工期，提高了施工效率。三是施工作业强度低。现场施工一般包括原材料的运输、配比与使用，机械化程度高，同时减轻了施工人员的工作负荷，根据设计图纸安装相应的建筑结构，工程施工作业强度相对较低。

二、装配式建筑结构设计要点分析

（一）设计流程要点

装配式建筑的设计流程增加了深化设计环节，在设计过程中，除了原有的设计内容，还增加了新的设计要求。在方案设计环节，设计师应该对工程项目的规模、成本控制要求等较为熟悉。建筑物结构类型应该严格按照相关文件要求选用，要对剪力墙、柱等构件的连接、位置合理设计，例如剪力墙的相对尺寸应该满足预制构件的设计要求。设计人员在设计装配式建筑过程中需要与施工单位共同确定设计与施工细节，共同商讨技术实施方案，为之后的设计提供有效的参考。在施工图设计环节，设计师在进行结构设计时需要熟悉装配式建筑的构件生产等方面的技术要求，在设计施工图时要依据受力合理等原则选择预制构件的类型，并且协调好其与管线预埋的设计要求。在结构深化环节，设计师要注意与加工厂积极联系，双方共同设计构件加工图纸，必要时还需要进行构件脱模，并考虑吊钩等工件的预留。

（二）预制构件的设计与拆分

预制构件在设计时应该根据生产单位的工艺水平合理设计其尺寸，最大限度地减少尺寸误差，尽量避免因尺寸未达标而产生的质量问题。与此同时，设计师还需要根据施工单位的吊装水平等使安装因素进行设计。基于对工程的成本的控制，拆分预制构件可以减少施工成本，也可优化施工流程，使节点设计更为科学。建筑物在施工以及后期使用过程中会受到人为因素、自然因素的影响，必须确保装配式建筑结构的可靠性与安全性。拆分预制构件可以进一步把握装配式建筑主体结构的受力情况，也可了解预制构件的承载能力。例如在装配式混凝土结构时，需要确定现浇与预制的范围，明确构件的拆分位置，同时处理好后浇区与预制构件之间的关系。尽可能地减少构件规格，了解相邻构件的拆分，选择合理的构件接缝位置。例如在拆分装配式剪力墙结构设计时，应该多安排T型剪力墙，避免拆墙时拆分零散。对于需要添加翼缘的剪力墙，要合理设计翼缘长度，避免因边缘构件现浇长度太长影响浇筑。除了考虑结构安全性问题以外，还需要考虑到构件运输、安装等方面的问题。综合考虑这些环节，不断调整预制构件的设计与拆分，使之更加科学合理。

（三）构造节点的设计

装配式建筑门窗等防水性能较差部位的构造节点应该加强构造节点设计，在设计时应该根据项目工程所在气候区、地理区域进行设计，满足建筑物防水的需求。例如，预制外墙板水平缝可以采用高低缝提高防水性能。在设计时，当装配式建筑物不考虑抗震要求时，结构的主要荷载为风荷载，风荷载作用时结构大多处于弹性状态，故而构造节点设计一般仅需满足内力要求。当建筑物需要考虑抗震要求时，建筑物结构的主要荷载为地震荷载，若地震荷载过大则结构极有可能进入塑性状态，因此构造节点设计在前者的基础上还有着特殊设计要求，既要根据构造节点极限承载力设计，又要考虑构件塑性时的局部稳定情况，要保证梁塑性时的侧向稳定。为了尽可能防止梁发生侧向弯扭失稳，在设计受弯构件塑性区时，应该根据两相邻支撑点间的间距、受压翼缘的宽度设置侧向支撑点。在构造节点设计时，应该使节点构造简单，便于就位与调整，设计钢结构构造节点时还应注意避免厚钢板层状撕裂。同时，构造节点的接缝宽度与应该考虑地震荷载与风荷载的影响。设计师一定要把握好不同连接节点的安全性能以及受力情况，不同的连接方式采用不同的技术要求。

（四）框架结构体系的设计

框架结构在所有的建筑结构体系中应用最为广泛，因此框架结构体系的设计必须引起我们的重视。在设计时，要注意“刚柔并济”，若结构太柔则容易出现变形过大现象，若结构太刚则容易出现局部受损等情况。需要分清主次，分清各构件的重要性，尽可能确保重要构件在意外发生时不会垮塌、发生破坏，避免造成严重的后果。现实中的建筑平面布局通常不规则，布局框架结构体系时应采取相应的加强措施。当建筑布局为哑铃状时，中间部位结构的板厚应该增加厚度，调整配筋。倘若地下水位偏高时，应该注重框架体系的防水性能设计。对于地下室，混凝土结构应该具有较强的抗渗性能，在配置混凝土材料时应该按照一定比例加入膨胀剂。框架结构体系建筑物长度超长，满足不了伸缩缝间距要求而未设缝时，则应该适当增大配筋率，调整建筑保温措施。当框架结构体系存在大跨度时，应该认真、仔细计算结构构件的挠度、裂缝变形，适当增大配筋要求，采取加强措施。

（五）剪力墙结构体系的设计

剪力墙结构体系中的剪力墙主要承受风荷载与地震作用，承受水平荷载，防止整体结构发生剪切破坏，对整个建筑结构起到稳固支撑的作用。剪力墙的设计需要把握以下几点原则：一是控制宽度与高度，剪力墙的平面布置应结合建筑物空间的使用功能要求，针对受力分析及建筑材料特性分析，有效控制剪力墙的宽度和高度，避免剪力墙刚度和承载力发生突变，使其发挥更好的抗震性能和安全性能。二是控制刚度和延展性，剪力墙不与外梁结构产生搭接。因为剪力墙平面内的刚度和承载力较大，而平面外的刚度和承载力则较小。三是控制剪力系数，剪力墙剪力系数的控制应该根据建筑结构的抗震需求来进行，通过对建立系数的合理设计来提高剪力墙的抗震能力和倾向刚度能力。通常在剪力墙结构的倾向刚度能力设计时，在内部增加倾覆力矩，来达到剪力系数的控制效果。四是注重剪力墙边缘构件及连梁的设计，剪力墙边缘构件的设置对提高墙肢的承载力、增强墙肢的延性性能和加大墙肢的塑性耗能能力有非常明显的作用。墙肢和连梁的设计应遵循强剪弱弯的原则，同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服，保证墙肢和连梁具有良好的延性。

三、结语

综上所述，装配式建筑具有环保节能、工期短等优势，在设计、构件生产等环节仍存在诸多的不足，特别是各个环节之间缺乏配合，装配式建筑仍在不断发展中。而建筑物结构设计会直接影响的项目工程的总体质量，设计师在设计过程中要充分了解与掌握各个环节、结构体系的设计要点，主动学习先进的设计理念，调整设计方式，进而提高装配式建筑设计的合理性，共同推进装配式建筑的发展。

【参考文献】

[1]梁晨,吕彦斌.试析装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势[J].工程建设与设计,2018(11):56-57.

[2]徐有明.实例探析装配式建筑结构设计与施工要点[J].智能城市,2018,4(19):37-38.