分析与探讨装配式建筑结构设计关键点

黄西轩

摘要：随着建筑业快速发展，装配式建筑结构逐渐增多，其凭借着节能环保、施工便捷、低成本等优势在建筑领域得到广泛应用。文章结合装配式建筑结构设计优势进行分析，探讨设计关键点。

关键词：装配式;建筑结构;结构设计;建筑设计

预制装配式结构，是以预制混凝土构件为主要构件，经装配、连接、结合部分现浇而形成的混凝土结构。预制装配式建筑的主要特点是生产工业化，生产工业化的关键是设计标准化，最核心的环节是建立一整套具有适应性的模数及模数协调原则。设计中据此优化各功能模块的尺寸和种类，使建筑部品实现通用性和互换性，保证建筑在建设过程中，在功能、质量、技术和经济等方面获得最优的方案，促进建造方式从粗放型向集约型转变。

1 装配式结构建筑设计基本概念

装配式结构设计以其独特的优点在建筑工程中的应用十分广泛，装配式结构相较于其他结构设计能够更大程度地降低生产成本，并深入贯彻节约资源、保护环境的理念，对环境的污染极地。装配式建筑结构的主要由设计、生产、施工和安装等流程为主。在设计初期需要根据实际情况了解相关构件，在更进一步的考察后完善设计方案，保证其在实际应用能够表现出良好的质量。另外，采用装配式结构进行施工安装时，设计人员需要考虑施工的整体过程，思考如何将装配件设计工作与施工作业紧密并合理地结合，进一步加快装配式结构建筑工程的建设速度，并保证装配式结构设计具有非常良好的安全性。

2 装配式建筑的优点

2.1 模板标准化、工业化程度高

现场浇筑混凝土包括搭设脚手架、完成模板的拼装、绑扎钢筋、对混凝土进行浇筑、预应力施工等几个施工步骤。整个施工由模板工程组成，不同的工程有着不同的构件，模板只能使用一次，因此最常用的就是一次性木模板，这也浪费了许多木材。由于装配式建筑具备一定的施工特性，且其以标准化作业为主，钢摸板可用于预制同型号的构件，可重复应用。

2.2 节能环保

装配式建筑使用的材料大多为绿色环保类材料，因此最符合环保建筑理念的要求。同时，在材料、施工方式、设备等层面的选择余地较大，因此不受材料单一性的束缚，进而更能全面凸显各项施工操作的环保性、节约性等方面的特征。

2.3 安全系数高、施工质量高

现场浇筑施工离不开施工现场，进行施工之前，必须将拌合站、项目指挥部，包括工人宿舍布置好。应保证装配式建筑便于运输，机械作业对人工的需求量不是很大，且安全系数比较高。装配式建筑不同于现浇混凝土，其施工比较规范，而且可达到较高的施工质量。

3 装配式建筑结构设计关键点

3.1 要建立起装配式结构的设计体系

对于装配式的建筑结构设计而言，结构的设计和传统设计之间存在着比较大的不同，然而装配式的结构设计缺少相应的标准化体系，对结构设计的发展带来了不良的影响。完善的结构设计体系，可以使设计方案更具标准和科学性，使得装配式结构设计更加简便合理。当建立起标准化体系后，在标准化的模块设计中，只需要根据实际情况调整结构尺寸，使其满足使用人员的要求，之后对结构内部的空间做出完善的设计，保证装配式的建筑涉及自身可以得到全面的优化。

3.2 设计预制构件

预制构件是装配式建筑的一个重要阶段，设计过程中必须遵循模数化原则，尽可能减少构件类型，以便得到精确、标准的构件，这样工程造价才能有所降低。装配式建筑的主要部位有降板、开洞，还包括异形等。现浇施工是最常采用的方式，当然也要考虑当地的运输条件，包括加工生产能力、构件吊装等因素。与此同时，预制构件应充分体现耐久、耐火等性能，设计预制构件时，需保证生产可行性、成品安全性。对于尺寸较大的预制构件，可增加相应的构件脱模、预埋吊点等，根据具体的隔热保温要求，以此对预制外墙板进行设计，使之与空调、散热器的安装要求相符。建筑结构若包含非承重内墙，应选择质量较轻、易于安装且隔声性好的隔墙板。

3.3 重视装配式构件及连接设计

预制构件应进行承载力、变形、裂缝验算，还应进行地震工况下的承载力计算，况此外还要注意短暂设计工况（如翻转、起吊、运输、堆放堆放//装等安装等）下的验算。因为各工况下构件的受力模式不同或是构件的混凝土强度未达到设计强度等原因，造成构件的最终截面和配筋不同。此外预制构件设计时应选位择合理的连接部位（一般在受力较小的部位），划分合理的构件尺寸和形状等。预制构件设计在对整体结构进行设计过程中，要重点把握各预制构件之间的连接设计，保证各节点安全可靠，符合规范的各项要求，满足结构承载力设计及抗震设计的要求。防止由于节点的缺点而致使整个结构不合理及安全隐患等。如：叠合构件的叠合面粗糙度占比要求，叠合梁的对接连接要求，主次梁之间的连接构造，预制柱与预制梁之间的连接节点构造等要求。

3.4 做好参数标准的把握

首先，计算振型数。通常来说，建筑剪力墙结构设计，应计算较多的振型数，要做好质量系数的把握，保证能够超过最初设定的数值，以此保证建筑结构设计方案的合理性。对于振型数的选择，应结合建筑类型确定，例如高层建筑多超过15。其次，计算墙体竖向分布筋配筋率。一般来说，配筋率大小多以实际配筋率为主，以此减少整体计算结果的偏差。若未按照实际配筋率开展计算，极易造成受弯钢筋数值变化。最后，确定最小地震剪力系数。从建筑剪力墙结构设计实践来說，结构计算参数的确定，最小地震剪力系数为核心标准，产生的抗震作用，多被用于衡量抗压性和稳定性。通常来说，低烈度区，较高的房屋建筑物底部，其最小地震剪力系数，通常小于设计要求。

3.5 预制装配式的结构节点设计

构件连接节点设计是装配式结构设计的关键之处，整体工程项目质量如果想要得到更好的效果，必须优化结构节点设计方案。在进行节点设计时，设计人员必须着重关注连接节点结构的安全指数，保证节点结构稳定并且保证力的传导的效率。同时要精确计算节点处的实际受力情况，保证结构整体功能性良好，并做好节点安全保障措施，如位置防火、防水处理。目前节点连接技术具有繁多的种类，如套筒灌浆连接以及螺栓连接等，都是较为有效的连接设计方法，设计人员可以分析实际情况，根据不同的连接需求选择更合理连接方式，并制定出配套的节点计算以及技术使用设计方案。

3.6 做好细节的优化

首先，约束边缘构件。通过实施约束措施，能够实现对剪力墙承载力的高效把控。使用40%以上的约束力，便能够增加剪力墙的承载力;使用20%的约束力，能够实现增强抗震性能的作用。基于此，具体设计时，要合理选择边缘构件。剪力墙边缘构件的设计宜遵循如下原则：若底部加强部位设计的轴压比，其没有达到规范标准，那么要增设构造边缘构件。若超过规范标准，则采取增设约束边缘构件的措施。其次，进行强度以及性能的优化设计。按照建筑剪力墙结构设计规范进行设计，保证配筋率达标。具体实践中，结合抗震作用，合理控制剪力墙边缘构件的数量，保证建筑整体的性能。最后，做好延性处理。开展延性设计，要运用均衡布置以及对称设计等方法，增强剪力墙的支撑能力，保证结构的性能。

4 结语

综上所述，预制装配式建筑在设计时，由于其自身加工工艺特点，与传统建筑设计有很多区别，如能在项目的方案阶段将这些区别因素考虑进去，则可以大幅提高设计效率减少返工，同时也使整个项目的经济性得以提高，针对这种情况设计单位还应该重视装配式建筑设计的优化与合理化发展。

参考文献：

[1]雷军.装配式结构设计的应用与优化[J].工程技术研究，2019（2）：167-168.

[2]贾金成.装配式建筑结构设计优化探讨[J].建材发展导向，2017（10）：47.

[3]母天刚.预制装配式结构构件施工技术研究[J].建材与装饰，2018（3）：14-15.