基于装配式建筑结构设计要点分析

李亚楠

（济宁市建筑设计研究院，山东 济宁272100）

1 引言

当前建筑形式日趋多样化，装配式建筑就是其中之一，这也是未来建筑发展的主要趋势。但我国装配式建筑起步较晚，各方面均存在较多限制和不足。要想改善此类问题，必须关注装配式建筑的结构设计，尤其是关注其结构设计要点。

2 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【1】。

3 分析装配式建筑结构设计要点

3.1 设计流程要点

装配式建筑设计需要对设计环节进行深化，具体设计过程中，不仅要关注原有建筑结构设计内容，还要关注各类新增的设计需求。在装配式建筑方案设计期间，设计人员要对工程规模、成本等充分掌握，根据相应标准、要求选择有效的建筑结构类型，对柱体、剪力墙等关键区域的连接方式、位置进行控制，确保相关尺寸满足预制构件设计标准。

实际设计过程中，设计人员要与施工单位、生产单位进行及时、有效的沟通，确定相关设计工作的施工方案及细节，为后续建筑结构设计提供合适的建议。针对施工图设计工作，设计人员要充分了解装配式建筑构件生产技术要求，根据建筑结构的受力情况选择预制构件类型，协调管线预埋设计工作。在进行结构设计深化时，要积极与生产单位进行联系，共同确定构件加工图纸，必要情况下可以进行构件建模，并设置合理的吊运区域、配件。

3.2 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【2】。

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。

3.3 剪力墙结构设计

剪力墙是装配式建筑中主要承受风荷载、地震荷载的结构，具有防止结构剪切破坏的重要作用。剪力墙结构设计也是装配式建筑结构的设计要点，设计时需要把握以下几点：全面考虑空间与结构问题，对于装配式建筑而言，其剪力墙施工方式为对称样式；避免单方向的剪力墙设置，在地震概率较高的区域，需要根据装配式建筑的抗震性能确定剪力墙最有效的厚度；在设计纵墙时，应结合实际计算结果进行布置；注重剪力墙边缘构造设计，可在剪力墙边缘配置端柱，进而提高该部位的抗震能力，同时也要根据该部位实际受力情况加强端部与洞口两侧。

3.4 框架结构设计

装配式建筑框架结构应用非常广泛，特别是各类高层装配式建筑当中应用更多。因此，必须重视装配式建筑框架结构设计工作。在开展框架结构设计时，要注意“刚柔并济”，避免出现结构太柔容易变形或结构太刚容易局部受损的情况。设计时注意分清框架结构主次，分清不同构建部分的重要性及作用，确保重要构件的稳定性和可靠性【3】。

若装配式建筑结构布局存在问题，需要根据实际情况对布局进行调整，同时关注框架体系结构的调整情况；若建筑所在区域的地下水位偏高，应注意在混凝土材料中添加一定比例的膨胀剂，若建筑框架结构体系长度无法满足伸缩缝间距标准时，需要提升配筋率或调节保温措施，若装配式建筑梁截面过大，设计过程中应注意对配筋率、变形情况进行分析、计算，必要情况下要采取有效的补强措施。对于入口位置的女儿墙需要考虑增加构造柱，做好加密处理措施。

3.5 构造节点设计

装配式建筑防水性能较差的构造节点要重点关注，做好构造节点设计。在设计前充分掌握建筑所在区域的气候、地理等条件，确保各个构造节点满足区域使用要求。还要掌握建筑所在区域的水文地质条件，做好装配式建筑的一般设计，重点考虑风荷载的作用。一般情况下，建筑在风荷载作用下，建筑结构会处于弹性状态，各个构造节点设计需满足内力标准动作要求。

对于需要考虑较高抗震标准的区域，建筑结构的主要荷载为地震荷载，若该荷载过大会造成建筑结构进入塑性状态，所以，必须针对这种情况关注特殊的设计标准要求，根据构造节点的极限承载力进行设计，关注构建塑性时的局部稳定性，确保梁、柱环节的侧向稳定性。尽量避免梁、柱出现侧向弯扭失稳问题。在设计受弯构件塑性区要保证相邻支撑点间距、受压翼缘宽度设置。在设计构造节点要保证其构造简单，能够以最快的速度就位、调整。设计钢结构构造节点时要避免出现钢板层状撕裂的情况。对于构造节点的接缝宽度而言，要综合考虑风荷载、地震荷载的影响，重点关注不同连接节点的受力情况和安全性，结合所获取的资料选择适当的连接方式和技术标准【4】。

4 结语

装配式建筑相较于传统建筑环保节能、建设周期短，具有很好的发展空间和前景，已经得到了越来越多的推广和应用。但装配式建筑设计、生产等环节仍存在一些问题，各个环节之间的配合程度较差，甚至影响建筑结构的科学性、合理性。因此，在针对装配式建筑结构进行设计时，要充分掌握设计流程，了解其布局、标准、技术等要点内容，确保设计出来的建筑结构满足装配式建筑结构的使用要求。