装配式建筑结构设计优化路径研究

2021-11-24匡辉军

商品与质量 2021年2期

匡辉军

铭扬工程设计集团有限公司浙江杭州 310000

如今工程建筑行业在社会经济迅速发展的大前提下迅速崛起，其工程建筑结构的设计及模式创新成为当前建筑行业发展的突破口。当前传统的工程建筑结构模式的粗放性特点使得企业成本资源配置利用不合理，工程施工过程中所带来的环境污染和能源浪费等问题也使得工程建筑行业发展受阻。此外，人民生活水平的提升使得工程建筑产品质量及工程建筑安全保障无法满足人民的需求。因此，加强预制装配式建筑结构的应用进而实现工程建筑结构体系的创新完善对于助推建筑工业化具有重要价值[1]。

1 装配式建筑概述

装配式建筑是在构件预制厂将梁、板、柱、墙等结构构件预先生产，统一转运至施工现场经焊接、螺栓、浇筑等施工将这些预制构件连接在一起形成一个整体性的建筑。我国在20世纪50-80年代开始发展装配式建筑，其所具备的各类优势促使其成为未来建筑行业的重要趋势。当前，节能环保标准及人力资源成本的增加，推动了预制装配式住宅在我国的推广，装配式建筑研究、应用不断增加，在建筑结构设计方面已与初期存在较多差异。但由于装配式建筑产业体系不够完善，其应用受到一定阻碍，各地设计人员的装配式建筑设计经验欠缺，装配式建筑结构设计人员与生产厂家未能有效对接等问题，阻碍了装配式建筑的应用。因此，设计人员必须充分掌握装配式建筑结构设计要点，并加强各方沟通，结合我国经济、社会发展需求形成能够适应当前状况的建筑结构设计标准及经验，为我国装配式建筑推广应用奠定良好基础。

2 装配式建筑结构设计的优化路径

2.1 管控整个设计流程

传统民用建筑是以功能需求为导向来设计的，特别是在民用生活空间，要争取实现基本功能和空间环境的最优化。装配式建筑不仅需要适用性和功能性，还需要注意设计的生产和装配施工过程。由于结构组件预制厂家的生产、运输和施工安装要求，装配式建筑必须将结构设计扩展到整个过程。在设计的初期阶段，就应考虑结构组件有较统一的模数、拆分设计和合理的受力、传力结构设计体系。当前装配式建筑施工成本高，原因也是由于各个方面，但主要原因还是因为参与项目设计单位、预制厂家、施工单位缺少沟通和技术交流，管理不到位，导致设计、施工、生产等环节出现漏洞，也导致了分体系统的组件和设计的节点结构增加了大量难度，使结构组件不能标准简单化而变得更加复杂化，从而增加成本、降低建筑舒适性。在设计上，要有详细施工图纸及施工深化图纸，设计单位、预制厂家、施工单位保持密切沟通、配合工作，以此来确保参与整个项目的单位能够顺畅沟通，协调问题能够及时、合理地解决[2]。

2.2 构件拆分设计

预制构件设计期间要参考生产单位生产工艺水平，确立最为合理的尺寸，最大限度减少建筑结构间的误差，努力避免因尺寸问题而造成的质量问题。同时，设计人员还要关注施工单位吊装工作水平，合理选择吊运方式、位置等细节。部分单位将构建进行拆分主要是为了降低工程建设成本和优化施工流程，利于对各个现场施工节点进行把控。另外，还要关注装配式建筑结构的安全性，确保建筑施工过程中具备良好的可靠性、安全性。而且，设计人员要考虑结构安全性及构件运输、安装等方面的问题，综合多种环节的需求，不断调整预制构件拆分设计，才可以使设计更为合理。对于预制构件的拆分需要以把握装配式建筑主体结构受力情况为前提，在掌握现浇与预制范围时，明确构件拆分位置，明确后浇区与预制构件间的关联。结构拆分时还要根据实际情况减少构件类型，确保建筑结构总体的合理性，必须掌握相邻构件拆分情况，合理选择构件接缝位置。例如：剪力墙结构拆分装配设计时，要尽量选择T型剪力墙，避免拆解得较为分散；对于需要增加翼缘的剪力墙，要保证翼缘长度设计合理，减少边缘构件浇筑长度影响现场施工[3]。

2.3 根据实际情况选择合理结构体系

配装式建筑结构设计时，应该考虑和分析每个施工环节中结构预制组件在单独及整个结构体系传力、受力情况，还须考虑结构预制组件安装前与安装后在整个结构体系传力、受力变化情况，必要时应该增加支撑系统和框架的二道防线，应在每个施工阶段都要有完整的结构体系，才能保证施工时的结构安全性，必须要满足所设计建筑的抗侧力和承载重力的要求，还须满足变形允许值下及装配组件与现浇结构部分的节点连接安全和合理性，这需要设计人员对房屋结构的薄弱处环节进行优化设计，以此来促进解决这些问题。在工程结构设计中，承重墙这一部分也是需要优化提升的，优化提升后有利于让建筑空间得到一个合理的布局与利用，还能够大大提升这栋建筑的适用性和功能性。让建筑的空间功能变得更加合理、更有价值、人性化，还可以提升建筑多方面设计的优化性，方便实施优化建筑结构的设计环节[4]。