装配式建筑结构设计要点分析

李怀银，郭晓林

（烟台宏源热电设计有限公司，山东 烟台 264001）

1 装配式建筑概述

装配式建筑是指现场用预制零件组装而成的建筑物。具体而言，建筑的每个组件都根据建筑项目设计在工厂中预制，然后，运输到施工现场进行组装。与传统的施工方法相比，预制结构具有很大的优势。首先，构成建筑物结构的几乎所有组件都是在预制工厂中组装的，因此，建筑物受气候等环境因素的影响较小，这有助于控制建筑质量以及施工进度和管理，并确保满足建筑计划。其次，装配式建筑物采用标准化的设计和信息管理，具有更高的组成标准、生产效率和综合成本效益，从而促进了现代建筑物的高标准和标准化设计。而且，在施工过程中几乎没有环境污染。装配式建筑需要更多的现场组装操作和更少的现场铸造操作，从而实现建筑和装饰的集成。因此，在施工过程中，不会有太多的建筑废料，并且会降低建筑设备的噪声水平。因此，它是一种满足绿色建筑、节能和环保要求的施工方法。另外，装配式建筑大大降低了现场施工的复杂性，人力资源投资也相对减少。高建设效率有助于成本控制和建设项目管理。尽管装配式建筑的施工方法具有突出的优势，但在实践中，对施工技术提出更高的要求，必须严格按照相关的设计要求和规范进行施工，保证项目的施工质量。

2 装配式建筑的基本特点以及技术应用

近几年来，装配式建筑已经在我国建筑业中取得广泛的应用，这样的发展离不开我国各个地区经济政策的大力支持。目前为止，装配式建筑已经成了社会各界关注的焦点。我国大多数建筑的施工过程中，都会在规范操作和施工设计上涉及具体的施工项目。虽然装配式设计技术具有非常强的新颖力，但是很多建筑施工单位还是会选取传统的建筑施工模式，这也导致装配式建筑技术后期的技术水平与之前相差太多。为了在施工中更好地应用装配式建筑设计技术，整个施工过程都要在根本条件满足的前提下再进行后方施工，保证后期的施工与前期建筑设计保持一致。同时最重要的是技术在应用时要保证每一个步骤都按照基本要求履行，这样才能保证后期的建筑工作高效后期的建筑工作高效进行。

装配式建筑在前期的设计工作上与传统建筑施工设计及存在很多不同之处。不光是生产方式不同，在后期建筑的实际施工以及搅拌部分都存在很大的差异性。应用装配式建筑技术的原则就是要把整体的技术工作放在施工之前，因此装配式建筑后期的施工过程非常复杂，前期的设计也会受到很多条件的束缚，使后期的实际施工存在很多隐患。为了能够让施工过程顺利进行，在装配式建筑设计时一定要做好提前的策划工作，这是十分必要的，因为只有前期设计工作万无一失，后期的施工才会顺利进行。工作人员在应用装配式建筑技术时从综合角度考虑施工过程所需要的资金投入、工程造价、原材料运输费用、后期收益等。对于一个施工单位来讲，一定要将整体施工的费用控制在自己的承受范围之内，在应用装配式建筑技术时，也要对施工的整体布局有充分的把握，让后期完工之后的整体布局拥有更高的合理应用性能，使建筑整体结构具有强大的承受能力。在楼梯和阳台等部位的建造时，一定要重点注意后期的应用效果，一定要结合多种方案同时进行考量。在实际施工当中一定要保持最基本的操作原则，以避免其他结构部位对其产生的不良影响。值得注意的是，在构件处理过程中，为了保证构件有第二次应用效果，在数量上应进行部分削减，让整体利用率得到提升，节省企业的经济成本。

3 预制装配结构设计与措施

3.1 分析预制装配式框架结构设计

从预制装配式建筑结构总体来看，框架结构体系占有重要地位。与剪力墙结构相比，框架结构的质量相对较轻，而且在材料的运输过程中也比较方便。此外，类似的框架结构在楼层偏低的建筑施工中应用较多，迎合目前绿色环保的基本理念。框架结构在施工过程当中的预制叠合板和叠合梁都是提前从工厂生产出来的，之后再通过运输到施工现场通过焊接和浇筑最终完成施工。框架结构的设计环节应该重点包括以下内容：①要在框架结构中的焊接设计上要重点关注，充分考虑其能够承受的抗压情况，针对位置的差异也要采取不同的焊接方法。同时轴力和剪力都是影响框架内部载荷能力的重要因素。所以在结构设计的计算工作上可以分步进行；②要保证框架的整体设计一定要有平整性，尤其是要保证框架内部支柱的稳定程度。这里需要注意的是，框架内部结构中的梁柱中心线一定要处于同一平面内，并且方向一致；③对于装配式建筑中的梁和柱来讲，在交接处要以刚接点的方法进行，使底部筑基更加牢靠，混凝土的等级一定要在C30 以上。

3.2 分析预制装配剪力墙的结构设计

预制装配剪力墙结构主要是以剪力墙和梁板作为建筑物的主要受力结构。预制剪力墙可以分为全预制剪力墙机构和半预制剪力墙结构，具体的结构体系设计一定要满足《建筑抗震设计规范（GB 50011—2010）》和《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3—2010）》这些标准规范。在结构体系设计中一定要遵循以下几点：①剪力墙在横纵布置的安排上一定要根据实际情况进行，最好是在端部山墙结构的俩侧设置预制承重板。内部墙体可以用预制承重板和预制轻质填充物进行设置；②竖向的抗侧力构件可以利用浇筑连接带与受力钢筋浆锚融为一体，确保结构的整体性；③在构件连接间的设计上，一定要传力明确、结构稳定，使装配式建筑结构具备良好的抗震能力。

如果在同一层的建筑施工中出现现浇剪力墙和预制剪力墙，在这种剪力墙结构当中，抗震设计应该通过VuE=0.6fyAsd+0.8N这样的计算方式来施工。其中，VuE 为剪力墙水平接缝受剪承载力，N；fy 为钢筋垂直穿入结合面的强度设计值，N；Asd 为钢筋垂直穿过结合面的抗剪面积。

3.3 控制建筑成本

合理控制建筑工程成本是建筑单位在设计中的一个重要环节。为了能够让装配式建筑在建筑成本上得到一个良好的控制，设计单位在PC 构件的生产、运送和安装环节就要进行准确地预算，从多方面角度考虑当地工厂的构件生产能力、施工单位的运输能力和吊装能力[6]。在施工之前就要对此次工程进行合理的造价预算，避免在施工过程中产生不必要的开支。目前PC 构件的生产并没有受到统一的规范，导致PC 构件的生产市场不稳定十分混乱，构件成本偏高，从而阻碍相关企业的发展。面对这样的情况就需要设计单位在施工之前进行精准的施工预算，在构件的种类上进行优化，减小生产成本，从而使工程造价得到有效控制。同时在装配式建筑施工当中，安装的质量也直接影响着建筑成本。所以在结构施工图纸上也要对运输方式进行预估，最终实现成本的控制。

3.4 对构件拆分进行设计

预制构件设计的过程一定要参考生产单位的工艺生产水平，保证尺寸的合适，最大限度降低建筑物结构之间存在的误差，尽量避免尺寸导致的质量问题。同时，对于施工单位的吊装水平也要重点监督，应当采取合理的位置和方式来进行吊运。大部分单位对构件进行拆分设计是为了降低施工成本和保证施工流程，这样有利于在施工现场对各个施工点进行掌控。设计工作人员也要考虑安全性和构件运输方面的工作，不断对预制构件进行凋整拆分再设计，这样才能使施工合计更合理。

3.5 进行装配式建筑立面设计

在装配式预制建筑的立面设计中，必须保持水平与垂直结构相互组合，在水平结构图中必须对预制外墙进行分割。主要是将阳台、窗户分隔开来。在垂直结构图中，凸出的预制构件应该垂直于规则进行施工，阳台的设计要在水平直立面上突出表现，使其在外墙形成一个单独的主体，让外立面成为许多阳台包围组合的垂直主体。除此之外，必须对外部细节进行严格强化的处理，合理采用预制阳台和楼梯。

4 结语

综上所述，目前我国的房屋建筑工程已经随着社会的发展，取得了超越预期的进步，随着人们生活水平的提高，我国居民生活正在朝着城市化的方向发展，城市化的深入发展也让房屋建筑工作越来越艰巨。装配式建筑在现代化社会中满足了“绿色建筑”的环保要求，是我国建筑行业持续发展的必然选择。因此在装配式建筑的设计过程中，设计人员要充分掌握设计流程，对整体布局和技术等重点内容进行保障，最终使设计出来的建筑结构能够满足装配式建筑的基本要求。