装配式建筑结构设计要点分析

姜文东

摘 要：在我国建筑行业的发展历程中，存在着环境污染和资源浪费等问题。随着国家对环境和能源保护意识的不断提高，建筑企业的环境保护和节能工作也越来越受到关注。目前，我国的传统建筑设计观念已不能很好地适应当前的相关要求。在建筑行业当中，装配式建筑具有良好的节能效果，正逐渐被广泛地应用于各行各业。主要探讨了装配式建筑的最佳设计途径，希望能够为行业内的相关人员提供一定的参考。

关键词：建筑行业;资源浪费;装配式建筑;设计途径

中图分类号：TU311                                   文献标识码：A                                   文章编号：2096-6903（2022）06-0016-03

0 引言

随着环境保护意识的不断提高，建筑工程的人工成本不断上升，对传统的建筑方式产生了很大的影响。与传统的建筑相比，装配式建筑能够有效地减少建筑的工作量和材料的消耗，从而提高建筑的整体质量和效率。我国的装配式建筑还处在起步阶段，所以在专业构件设计、结构设计、施工工艺等方面还存在很多问题，造成了建筑行业之间的巨大差距，使得施工总成本不能得到有效的降低。因此，装配式建筑的设计者必须根据工程的具体情况和自己的设计经验，对整个结构进行有效的设计。同时也要积极借鉴先进的设计思想，提高整体工程的完成质量，从而促进装配式建筑的发展。

1 装配式建筑概述

1.1 装配式建筑的基本概念

由于装配式建筑在结构和造价上具有明显的优越性，所以在工程建设中得到了越来越多的应用。通过对装配式建筑的建设，可以减少工程建设中的资源浪费，减少对环境的污染。装配式建筑施工全流程主要是设计、生产、施工安装。在此之前，设计者必须事先完成有关预制件的设计，并将其提交给预制件制造商，并对其进行整体的优化，从而保证产品的出厂品质。经过精心设计和标准化生产的预制件在进行现场安装时，能有效提高工程建设的效率。采用组合结构进行安装，保证了所有预制件在安装过程中的一致性[1]。

1.2 装配式建筑的特点

装配式建筑在建筑业中的运用，既能加快工程进度，又能将各种施工方法有机地融合在一起。在施工前对预制件进行设计，可以为后期施工工地节约大量的施工准备时间。通过这种方式，可以有效地提高装配式建筑的整体效率，从而保证整个工程的顺利进行。由于预制件在出厂前都是标准化的，所以其品质都比较好。同时，把信息技术和其他技术运用到装配式建筑中，可以保证预制件的设计工作能够更加精确，从而提高整个建筑的质量。

1.3 装配式建筑结构设计的要求

在进行整体装配式建筑结构设计时，必须严格遵循实用、可行的原则。在进行建筑结构设计时，应根据工程的实际需求，对其抗震、安全等进行合理的设计。为了保证预制件和各个结构的设计能够高效的进行，在整个结构设计中必须进行更细致的设计。同时，要保证整体结构的设计符合环保标准，并能有效地控制预制件的材料消耗。在设计阶段，对方案的可行性等进行了严格的审核，以保证能够得到最好的结构。

2 装配式建筑结构设计规范

在进行装配式建筑结构设计时，必须对预制件等进行精确、科学的计算。在设计过程中，要对整个项目的造价进行控制，保证设计方案能夠按照建筑规范实施，才能使企业获得最大的经济利益。在设计的时候，要根据实际的使用要求，对建筑的整体结构、外观等进行科学的设计，及时发现问题，并进行有效的改善，将结构的复杂性、高度等进行分区。对工程的经济、可行性等进行有效的分析，以确定最优的方案。通过对 BIM技术的应用，实现对建筑项目的有效利用，既能满足建筑的实际应用要求，又能提高建筑的资源利用率，从而减少建设费用，提高企业的经济效益。在进行装配式结构的优化设计时，必须对其主体结构进行科学的分析，并对其内部结构进行合理的设计。同时，设计者还必须将工程的工程材料、体系结构等综合考虑，科学地进行规划，以保证工程的科学性[2]。

3 分析装配式建筑结构设计要点

3.1 设计流程要点

设计人员在进行总体的装配式建筑设计过程中需要采取科学有效的方法来对整个设计环节进行深化，在展开具体的设计过程当中，不仅需要重视原有的建筑结构相关内容，同时还需要对各类新增加的设计需求进行重视。在进行方案设计的过程中，设计人员需要对整体的建筑工程施工成本和工程规模等具有充分的掌握和了解，并以此为依据来设计相关标准，同时也需要结合建筑的结构类型来对剪力墙和柱体等关键部件的位置和连接方式等进行全面的控制，以此来更加有效的确保整个设计工作的设计尺寸能够满足预制构件设计及制作的标准。在进行设计的过程中，设计人员还需要及时地同业主单位和施工企业等进行充分的沟通，以此来确保能够针对相关特定的设计方案和设计细节进行进一步的明确，进而有效的为后续的建筑结构设计提供一定的参考及保障。设计人员还需要对装配式建筑构件生产的相关技术要求进行明确，同时结合建筑结构的受力情况等来选择预制构件类型，有效的对后期管线预埋设计进行协调。设计人员在进行结构设计深化的过程中还需要积极的同预制构件的生产企业进行沟通，确保能够在双方都确认的前提下进行预制构件架构图纸的设计及确定[3]。

3.2 构件拆分设计

施工企业在进行预制构件设计的过程中需要对预制构件的生产企业的相关生产工艺及水平等进行充分的了解，以此来对预制构件的合理尺寸进行明确，进而最大限度的控制建筑结构之间出现的尺寸误差，以此来有效预防由于尺寸的原因而出现质量问题。同时设计人员还需要对施工现场的吊装水平进行充分的了解，以此为依据选择吊运方式。为了有效地降低工程的整体建设成本，优化工程的施工流程，可以将部分能够进行拆分的构件进行拆分操作，以此来更加有效的保障对各施工节点的质量把控。同时还需要加强对装配式建筑结构的安全性分析，确保整个工程施工过程中能够更加安全高效的进行。设计人员需要对预制构件结构在运输和安装过程中的相关重点环节进行分析，对构件进行合理的拆分设计，以此来确保整个设计更加科学合理。

3.3 剪力墙结构设计

装配式建筑中的剪力墙主要是为了有效地承受地震荷载和风荷载等，具有有效防止结构剪切破坏的作用。剪力墙结构的设计工作也是整个装配式建筑结构设计工作的要点，设计人员在进行设计的过程中需要重点对以下几点进行控制：①对整个空间结构等进行充分的考虑。在装配式建筑工程中，剪力墙施工方式主要为对称样式，因此设计人员需要充分了解空间结构特点。②避免进行单方面的剪力墙设置。对于地震发生概率较高的位置，设计人员需要结合装配式建筑的抗震性能确定剪力墙的厚度，以此来保障整个建筑的安全性。③重视剪力墙边缘构造设计。设计人员可以在剪力墙的边缘位置进行端柱配置，以此来确保能够有效的提升整个部位的抗震能力，同时也可以根据这个部位的实际受力情况来加强剪力墙的两侧和端部[4]。

3.4 框架结构设计

目前在装配式建筑中，框架结构应用较为广泛，尤其是在我国高层装配式建筑中。因此施工企业需要在设计过程中重视对装配式建筑的框架结构设计工作。在进行装配式建筑框架结构设计过程中，要确保设计刚柔兼顾，以此避免由于在进行设计时出现结构较柔出现结构变形，或是由于结构较刚等出现局部受损等情况的出现。在进行结构设计过程中还需要分清结构的主次，同时也需要针对不同结构的及其重要性来进行针对性的设计，以此来有效的确保整个构件的稳定性和可靠性。针对装配式建筑结构中存在的相关问题需要结合工程的实际情况来进行调整。若建筑所在的位置地下水位较高，可以在混凝土材料中添加一定比例的膨胀剂，若整个建筑框架的结构体系无法满足伸缩缝间距标准，需要通过提升配筋率或调整保温措施来控制[5]。

3.5 构造节点设计

装配式建筑的防水性能较差，因此设计人员需要对整个构造节点设计进行重点的关注，在进行设计之前需要对装配式建筑周边的气候和地理条件等进行充分的了解，以此来确保建筑中各构造节点能够较为充分的满足相关的需求。同时施工企业还需要掌握装配式建筑周边的水文地质条件，对装配式建筑的风荷载作用进行分析。通常情况下建筑在风荷载的作用下，整个结构会处于弹性状态，同时各构造节点设计需要满足内力标准要求。在设计中需要考虑建筑的抗震性标准，若整体的地震荷载过大的话会导致建筑处于塑性状态，因此需要根据建筑构造节点的极限承载力来进行合理的设计[6]。

4 来加强装配式建筑结构设计要点的优化路径

4.1 焊接工程质量控制

焊接工程设计是装配式建筑结构制造和安装的重要环节之一，结构设计工程师必须做好焊接工程的质量控制工作。手工焊接存在许多焊接质量问题，建筑设计工程师必须做好监督工作，督促必要的焊接工艺试验工作，在焊接过程中加强检查是否有裂纹，严格执行设计工作的措施。另外，严格进行焊缝质量外观检验和焊缝尺寸测量，消除刃口咬边和焊接问题的发生，注意焊缝最多不能焊接两次，积极监督无损检测工作。

4.2 高强度螺栓连接工程

目前，高强度螺栓连接工程设计是装配式建筑结构工程设计建设质量管理的薄弱环节之一。主要问题是很多项目中通常使用的精炼螺栓代替高强度螺栓、高强度螺栓连接面不能满足规格要求以及高强度螺栓未按照规格进行螺丝固定。为了确保高强度螺栓连接项目的建设质量，设计工程师和承包人必须具有高度责任感。为了提高质量意识，强化质量管理，同时实施质量保证措施，在严格的管理下确保高强度螺栓连接工程的建设质量，积极采用并行监视和检查工作方法，严格控制高强度螺栓连接工程的施工质量。

4.3 防锈和涂漆工程

装配式建筑结构的除锈及涂漆工程是现在工程承包商很容易忽视的内容。防锈和涂漆工作不注意时间会影响装配式钢结构的建筑质量，除锈及涂漆工程的质量是否合格，建筑维护过程中不会直接影响装配式钢结构，装配式建筑结构程的使用年限也会影响整个建筑结构安全性以及发生火灾时的耐火时间。由于设计工程师需要不断改进工作的强度，所以承包方相关负责人要理解防锈和涂漆工程工作的重要性，加强监督质量，加强责任感，促使建筑工程按时完工。监理工程师应密切注意防锈和涂漆问题，在保证装配式建筑结构厂房涂层质量保证的基础上，对每一道工序进行严格的检查和批准。

5 结语

相较于传统的建筑来说，装配式建筑具有施工过程更加环保节能、整个工程建设周期较短等特点，因此其具有更加广泛的发展前景和发展空间，目前已经得到了建筑行业普遍的认同和广泛的使用。但是装配式建筑目前在建筑结构设计和构件生产等环节中仍然存在着一些问题，由于各施工环节之间整体的配合程度不高，因此对整个装配式建筑的结构科学合理性造成影响。这就要求施工企业在进行装配式建筑结构设计过程中需要充分掌握相关的设计流程，同时对其设计标准、设计布局和设计技术等要点进行控制，以此来确保整体的装配式建筑结构设计能够符合工程要求。

参考文献

[1] 吴琳，王艳，纪翔.关于装配式建筑的结构设计要点分析[J].建筑工程与管理，2019，1（6）：12-14.

[2]叶艳琦.预制装配式建筑的发展前景和结构设计要点[J].中国建材科技，2015（7）：89.

[3] 杨秋恒.装配式建筑在施工管理中的风险因素与控制[J].建筑技术研究，2021，4（5）：17-19.

[4] 张锟.基于装配式建筑结构设计要点分析[J].建筑·建材·裝饰，2019（21）：212+219.

[5] 刘士英，狄聚宝，蔡永涛.装配式建筑结构设计要点分析[J].城市建设理论研究：电子版，2019（3）：149.

[6] 孙晓云.装配式建筑结构设计要点及应用分析[J].建筑工程技术与设计，2018（31）：748.