装配式建筑结构设计要点分析

2021-01-10曾堰

河南建材 2021年8期

曾堰

十堰市建筑设计院（442000）

1 装配式建筑的定义

装配式建筑起源于西方国家，时间可以追溯到20世纪60年代。最初，装配式建筑的外观比较单一，具有“如出一辙”的特点，在人们对其外观和内部结构进行不断创新和优化后，装配式建筑的布局变得更加灵活、结构形式也不再单一。装配式建筑因此可以大规模地工厂化生产。较为先进的装配式建筑最早出现在美国，是一种大型拖车形状的住房，需要运用运输车辆将其运输到施工现场，再将其与水道及电源等设施进行连接就可以正常使用。在这种装配式建筑的内部有完善的基础生活设施，如厨房、卫生间、卧室以及餐厅[1]。随着现代工艺技术的不断进步，装配式建筑实现了批量化生产，而且装配非常便捷、成本相对较低，因此逐渐在全球得到推广应用。

2 预制装配式建筑的发展现状

现如今，我国的建筑行业已经大规模地运用预制装配式建筑进行建设，贴切符合我国所提倡的环保建筑计划，使我国的建筑行业具有新的发展方向。但从实际情况来讲，预制装配式建筑在发展过程中还存在许多不足，需要对其施工工艺、施工材料和施工技术进行不断的创新和优化，从而推动建筑业的工业化转型和可持续发展。当前，预制装配式建筑完全符合我国的建筑工程标准，是我国建筑行业未来主要的发展方向。

3 预制装配式建筑的优势

3.1 多样化设计

目前的普通居民住房的承重墙体较多，而且承重墙体之间的距离非常小，导致无法对住房空间进行有效的布局。而装配式建筑的住房空间非常宽阔，居民还可以根据自身的喜好对墙体进行任意的摆放，能够使居民获得优质的居住体验，而且装配式建筑还具有建设工期短、建筑功能丰富以及安全系数高等特点。

3.2 现代化工程

3.2.1 降低能源消耗

传统建筑对能源的需求过高，而且使用效率极低，导致能源过度消耗。而装配式建筑的内部结构运用了许多的隔热材料，如气凝胶毡，其是以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料并复合在增强性纤维之中，通过特殊工艺合成的柔性保温隔热材料，能够降低能耗；个别的新型材料还可以储存太阳能。

3.2.2 声音隔离

装配式建筑所采用的建筑构件能够加强建筑墙体的隔声效果，比如低密度材料形成的隔声板。隔声板又分为空气声隔声板以及振动声隔声板，能够有效消除噪声，以免居民的日常生活受到影响。

3.2.3 消震

装配式建筑大多运用防震效果较好的材料，而且这种材料非常的轻便，有效降低了装配式建筑结构的整体重量。除此之外，装配式建筑还运用了框架剪力墙结构，并在框架结构中布置少量的剪力墙，构建出灵活的使用空间，能够满足多种建筑功能的要求，同时还能够消除一定的震动感。

3.3 装配化施工

装配式建筑具有轻便的特点，与传统建筑相比，减少了一半以上的重量，施工地点的负荷程度也会大大降低，而且装配式建筑的施工工艺和施工环节也更加简洁，只要装配式建筑构件达到施工地点，就可根据装配式建筑构件的要求立即进行施工。

4 装配式建筑结构设计流程

4.1 方案阶段

装配式建筑结构设计阶段主要是清晰认知施工项目的建筑规模、性能及成本管理的基础条件，然后按照相关规定明确施工项目的结构。除此之外，对建筑工程的平面和立面也需要进行全面的规划，在保证装配式建筑结构足够稳定的前提下，对装配式建筑的内部进行科学的安排，使装配式建筑能够发挥出自身的作用。框架剪力墙结构是当前最为常见的装配式建筑结构，在进行施工时，需要严格按照施工项目的类型制订出合理的设计方案，以此为居住者带来优质的使用体验。

4.2 总体和施工图阶段

在装配式建筑结构的总体和施工图阶段，不仅要完善基础设计，还要确保装配式建筑构件的制造过程、运送过程及安装过程的设计具有合理性和科学性。进入该阶段后，装配式建筑工程通常会受到施工技术的影响，导致装配式建筑构件的制造和安装不能同步进行，所以，要加强设计的合理性，使装配式建筑工程能够协调完成，确保装配式建筑工程的质量。除此之外，还要对装配式建筑结构的构件种类进行完善和研发，做到合理化、轻量化和简洁化，以此来推动装配式建筑的良好发展。

4.3 深化设计阶段

完成方案、总体和施工图阶段后，需要对以上阶段进行深度的优化设计，从而保证装配式建筑结构的质量。将建筑信息模型技术应用到装配式建筑中，能够有效提高装配式建筑工程的施工质量和效率，实现对以上阶段的深度优化。装配式建筑的设计人员需要与构件制造单位和建筑施工单位进行联系，及时消除装配式建筑结构和构件的不合理问题，达到对装配式建筑结构设计的合理化及规范化。

5 装配式建筑结构设计要点分析

5.1 构件拆分设计

对在装配式建筑构件进行设计时，必须要根据相关规定来明确标准构件的大小，避免装配式建筑在施工过程中因细微差距而形成的结构缺陷。相关设计工作人员需要选择科学且安全的吊运方法。将装配式建筑构件进行拆分，能够有效降低项目成本并提高施工效率，对现场的施工管理工作也有一定的帮助。除此之外，设计人员还要对装配式建筑的结构进行分析和研究，并不断完善装配式建筑构件拆分方案，充分保障装配式建筑的质量安全。

5.2 剪力墙结构设计

装配式建筑的剪力墙结构设计工作非常关键，相关设计人员需要充分把握装配式建筑结构的设计要点。①设计工作人员需要对装配式建筑的内部结构和空间进行思考和分析，并且应当将剪力墙设计为对称形式；②设计人员需要根据施工地点的周围环境进行剪力墙结构的设计，然后对装配式建筑的抗震效果进行分析，进而明确剪力墙结构的具体参数；③需要通过仔细的计算设计出纵墙布置方案；④加强对剪力墙边缘的构造设计，可以将端柱放置在剪力墙的边缘位置，这样能够强化剪力墙边缘位置的抗震性能。除此之外，设计人员还需要根据剪力墙边缘部分的受力状况对设计方案进行调整，以此来保证装配式建筑的质量[1]。

5.3 框架结构设计

现如今，框架结构在装配式建筑，尤其是高层装配式建筑中得到了广泛的应用。因此，在对装配式建筑框架结构进行设计时，需要重视框架结构的材料选择，以免框架结构因强度过低而出现变形或断裂等情况。如果装配式建筑的内部结构规划存在缺陷，需要立即进行调整，同时，还要时刻对装配式建筑的框架结构进行观察，如果装配式建筑所处位置出现地下水位过高的现象，就需要在混凝土中加入适量的膨胀剂，以此提高混凝土材料的密度，从而提高其抗渗性和不透水性。一旦装配式建筑梁的截面超出规定标准，设计工作人员就需要分析配筋率以及实际变形的情况，并采取有效措施加以解决。

5.4 构造节点设计

在对装配式建筑的构造节点进行设计之前，设计人员应当对建筑所在地区的环境因素进行充分了解，保证构造节点能够在建筑所在地区使用。除此之外，在对抗震要求过高的地区，装配式建筑内部结构就会转变为地震荷载，如果地震荷载超出相关标准，就会导致装配式建筑的内部结构呈现出塑性现象，因此，设计人员需要根据实际情况以及构造节点的承载能力进行设计，以此来保证梁和柱的稳定。在对构造节点进行设计时，需要确保构造节点具有简洁的特点，能够灵活地对其进行调整。同时，在对钢结构构造节点进行设计时，需要考虑多种参数，以免钢板产生层状断裂的现象。