装配式建筑的结构设计优化探析

陈培霞 张梅 王跃兴

【摘要】装配式建筑是由预制部品部件在工地装配而成的建筑，因其施工方法绿色环保，建造速度快，生产成本较低被世界各地广泛推广，目前国内的装配式建筑的发展还比较滞后，很多建筑企业对装配式建筑物的理解还存在一定的误区，对建筑结构设计，抗震功能的设计都缺乏经验，本文从装配式建筑的优势特点、问题分析、设计优化策略的探析三个方面进行简要论述。

【关键词】建筑工程；装配式建筑；结构设计

1、装配式建筑的优势特点

（1）机械化的生产大大减少了人力成本，解放了人工劳动力，提高了建房效率。

（2）提高了建筑材料的质量，将装修与建房一起设计完成，减少了装修成本，也可以通过构件拆分进行适当的室内结构空间调整，满足人们的住房需求。

（3）施工过程节能环保，适应当今时代对生态环境的绿色可持续要求。

（4）装配式建筑的结构设计过程精细，易实施性高，通过数据可测控安全系数，可控住房安全。

（5）可以通过结构设计体系，根据客户的需求满足对室内设计的独特要求，根据设计进行适当的结构调整。

2、装配式建筑的结构设计优化策略探析

2.1严格装配式建筑的设计工作流程。

（1）在工程造价阶段，承包商要根据建筑材料的市场价格，客户的室内需求构造，建筑工程的施工安装费用，构件和墙体等的生产价格，成品运输的价格等进行预测估算根据上层管理者商量决定作为自己的投标低价与竞争对手进行投标竞争，这个阶段可以通过计算机软件进行尽可能准确的成本预算，在职工程造价的人员要熟练各种工程造价软件的使用，能够有较强的工程量运算技能，清晰的思维逻辑，严谨的工作态度，有一定的数据资料管理能力。

（2）在设计阶段，建立标准的结构体系，实地调查地基情况，对客户的户型需求和室内设计进行详细记录，通过记录的数据进行建筑材料的选择，设计师根据客户要求和实地考察数据资料进行图纸设计，设计过程要考虑绿色环保，防震抗压。对设计的建筑框架结构，剪力墙设计，水平构件的预制，构件节点的设计等过程都进行详细思考规划，图纸作品要合理可实施，用计算机软件进行动态模拟。

（3）在生产阶段，对设计师的图纸进行智能模拟后，得到客户的认可，即可开始生产，生产过程中采用BIM云技术生产厂商就不需要对设计师的作品进行精准分析，就能将误差缩小到最低，并生产出质量较高的产品。使用BIM技术，设计人员就能够将各种预制构件的设计规格信息在BIM模型上与厂家共享，通过机器扫描二维码或条形码读取相应的构件设计数据的具体参数信息。实现真正的自动化生产，在生产过程中要严禁偷工减料。对技术人员的职业素养严格要求，操作过程要严谨认真。对于墙面和节点的生产过程要严格重视，对构件批量生产进行id编号，便于之后的施工安装。构件的设计也是是整个工程的重点，它关联着整个建筑的安全系数。尽量采用整体式混凝土结构设计现场浇灌，提高安全质量。构件的生产过程要考虑拆分和节点构造等重要因素。保证生产的质量和精准度。

（4）在安装施工阶段，尽量用大型机器进行协助工作，大大提高建筑施工效率，对于建筑的空间结构也可以通过客户的要求进行适当的调整，对于楼梯，走道的安装过程要规范，注意各种构件的节点连接，根据客户的需求，地形的考察，根据企业设计的独特方式会有不同的构件设计，特别注意其节点的连接一定要精细，保证建筑的安全指数。在安装阶段也要注意电梯，下水管道的修建设计要安全合理。为了完成配装式建筑工程的高效率任务在安装实施過程前，可以通过机械设备对安装的过程进行模拟，预测安装过程中的问题，避免实际装配过程出现的误差，减少因误差造成的成本增加和资源浪费。

（5）在后期的维修阶段，采用BIM技术，可以对整个装配式建筑的设计都有准确的数据记载和性能了解，发生漏水，火灾之类的情况维修工人就能根据BIM信息管理系统对建筑内的受灾位置进行准确定位，进行及时处理，在维修时，根据系统管理库中的数据提取相应的所需构件信息提供给厂家，使其进行快速再造工作，重新安装配制即可完成后期的维修工作。在拆装完的废弃材料中，可以根据BIM信息管理库找到受损材料的具体数据信息，发送到厂家即可进行二次回收加工，实现资源再利用，提高资源的节约利用率。在维修过程中使用BIM技术，还有一大特色优势，可以通过数据记录进行责任归属，一旦发生后期的安全问题，就可进行安全责任的准确定位。

2.2防震安全策略的优化设计

（1）采用预制结构强节点连接，能够使得装配时建筑抗震性能高于现浇。

（2）采用电梯防震感应进行防震控制：电梯设有防震感应系统，当监测到先行到达的地震纵波时，电梯防震感应系统就会即刻启动，使正在行驶的轿厢将停在就近的楼层，并开门停止运行。

（3）设置门框变形空间，当地震使门框变形，人也可以逃离出去。

（4）高层建筑尽量采用框架结构代替剪力墙，在楼层的设计中加入减震柱的使用。

2.3采用BIM技术对预制构件进行科学化标准的优化设计

（1）在预制构件的设计阶段，要减少预制构件的类型，在有效降低施工工程造价的同时，符合构件设计精准化，数模化的设计原则，在墙面的构件设计中注意保温板的设计，一般尽量设计在室内，在楼板的预制构件进行线区设计，一般采用以色彩id标志进行线区区分，在卫生间的构件中设计排水管的隔音处理等。采用BIM技术对预制梁构件预留的机电穿线洞口的尺寸大小；预制墙构件的钢筋构架的内径，钢筋之间的距离，截面尺寸；预制楼梯构件的设计角度，预制门构件的大小，预制卫生间构件的排水管设计等参数数据进行准确的规格设计，优化构件整体性能，提高构件设计的安全性能。

（2）预制构件的节点设计阶段，构件节点的设计要考虑建筑的物理性能，满足绿色节能，防水耐热的精准要求。预制构件的节点设计还需要对实地的气候特点，地质特点等进行研究统计，采用BIM技术，按照国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010构件的相应规定进行计算，设计最优的宽度接缝。通过BIM技术进行节点接缝的预设模拟，通过5D动画视图准确分析预测构件节点的安全性，通过BIM模型技术的碰撞检测特性检测预制构件之间的安装配制冲突，缩小设计误差，实现预制构件节点的准确定位设计，尽最大能力实现资源节约，成本最优的设计目的。

结语：

总而言之，为了改善民生，满足人民安全住房需求，房屋建筑工程需要不断的迎接挑战，敢于创新，用新思想开拓新思路，用新技术打开新市场，优化装配式建筑的结构设计，积极应对配装式建筑发展缓慢的现状，加强各个流程的管理，降低施工运费成本，健全部件产品的标准，提高工程质量，让配装式建筑产业越趋结构化，经济化。

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）.

[2]贾金城.装配式建筑的结构设计优化[J].建材发展导向，2017（03）.

作者简介：

陈培霞，山东大卫国际建筑设计有限公司；

张梅，山东大卫国际建筑设计有限公司；

王跃兴，山东大卫国际建筑设计有限公司。