装配式建筑结构设计优化路径分析

李思宇 沈磊

摘 要：当前环保理念盛行，加上劳务成本逐渐提升，以往建筑模式受到强大冲击，装配式建筑成为人们关注的焦点，可有效克服传统建筑在周期、物资消耗、工程量等方面的弊端。但是，国内装配建筑产业正处于起步阶段，在构建制作、建筑设计、抗震功能等方面存在缺陷，使结构设计与预期存在差距，增加了成本投入。对此，应坚持安全实用的原则，制定科学可行的优化方案，对建筑结构进行优化设计，由此保障建筑质量，促进整个装配建筑业的稳健发展。

关键词：装配式;建筑结构;设计;优化路径

1装配式建筑概述

装配式建筑是指在建筑工厂内生产制造并加工处理各种建筑施工企业需要用到的各种构建和配件，并将其安全地运输到施工现场，通过科学的装配式方法在现场装配或者安装各种构建和配件，最终形成完整的建筑物结构。

2装配式建筑的优点

2.1有效缩短施工工期

该类型的建筑是集设计、生产、建设于一体的施工方式，与原有现浇筑建筑相比有效的加快了建造时间。构件实现生产加工以及组装操作需要在特定的机械设备的帮助下来实现，借助工程机械进行建设能够大大提升施工效率，还能够将安全问题进行有效规避，在一定程度上有助于缩短建造周期，同时还可以实现由于工期缩减而出现的各类开支的较少，这也是变相节约了工程成本投入。

2.2施工方式实现了简便化

此种类型的建设结构一般都是运用标准化的安装模式，安装流程快速便捷且一致，大大简化了施工过程，大大加快了施工速度，进而实现了施工周期的缩减。构件预制所需要的材料在厂内进行加工是非常便捷的，能进行大批量生产，与传统施工工艺比较不仅节省了工程成本，而且简便了施工全程。

2.3有利于将节能减排工作落实到位

在新时代的大环境下，装配式建筑技术能够做到构件利用环保材料实现制作与加工。与传统的建造工序比较，新型技术不但能对构件生产时产生的气体排放量进行有效控制，同时还能提升资源使用效率，很大程度上缩减了工作量，优化了生产条件。预制过程也在一定程度上减少了对环境产生的影响，能够保证作业人员健康发展，对于建筑行业实现绿色可持续发展战略目标具有积极的推动意义。

3装配式建筑结构设计的优化路径

3.1实施全过程的建筑结构设计流程管控

部分装配式建筑存在着结构设计成本偏高、设计细节把控不严的情况，这是结构设计流程管控不严格所造成的。正是因为没有制定科学的结构设计流程，导致在设计、生产与施工环节的衔接性不足，无论是构件生产还是施工作业中都面临着多种质量问题。因此，针对这一情况，在装配式建筑的结构设计时，设计人员应根据总体的结构设计标准，处理好结构图纸、构件预制和施工作业之间的紧密关系，通过不同环节的流程再造和衔接来保障设计工作的高效、有序进行[5]。各个工程企业在装配式建筑结构设计中，应该不断积累经验，对结构设计流程加以调整与控制，简化预制构件的生产工序与流程，降低总体的施工难度，实现构件预制中的成本控制。

3.2建立健全设计体系

我国的装配式建筑施工技术在多年的发展中取得了一定的成果，但依然存在着很多的技术难题。各个工程企业在装配式建筑的结构设计和施工过程中，要不断积累结构设计经验，建立完善的结构设计体系，在该体系中明确规定装配式建筑的结构设计流程、标准等基本内容，为设计人员的设计工作提供制度指导。与常规的住宅式建筑不同，装配式建筑结构设计更需要构建可行且完善的标准设计体系，该体系由标准化户型模块和标准化交通模块所构成。交通模块，重点是要进行装配式建筑中楼梯、电梯井、过道等基本交通要素的标准化设计，而户型模块方面，重点要进行内部空间结构的优化，使得空间形状、尺寸能够达到标准化设计需求。

3.3装配式建筑结构设计技术优化

装配式建筑的结构主要有整体式的框架结构、叠合剪力墙结构等。建筑工程项目中，每个工程建筑都有其特殊的结构施工要求，不同的结构体系内包含的结构模块各不相同，针对不同的结构模块需选择恰当的结构优化技术。比如，在建筑结构的平面部分，结构设计优化时可以选用叠合板来实现，而剪力墙结构设计优化时，则应通过预先制定叠合剪力墙来完成。建筑结构设计技术的优化中，针对剪力墙结构体系的优化，可以从以下3方面来开展：（1）优化结构体系中的承重墙板。整个装配式建筑结构体系中，承重墙板是重要构成要素。为保持结构目标的实现，一般将承重墙搭建在两侧山墙上，随后利用专门的结构设计软件，利用软件中的相关功能，实现整体的内力分析和构件设计，验证承重墙的竖向荷载和水平荷载能否符合总体的结构标准。（2）加强节点设计。装配式建筑结构中，不同结构要素之间是通过节点来实现连接的。加强节点设计，可以在很大程度上提升结构的整体性，发挥节点在内力传递方面的作用，各个节点连接处，应保障连接的稳定性与可靠性。（3）结构设计的过程中，应考虑现场吊装、运输和安装方面的因素。装配式建筑剪力墙结构设计中，采用分块设计的方式，应充分考虑施工现场的具体情况、承重墙板拼接位置等基本要素，在竖向拼缝的设置时，尽量避开剪力墙边缘构件位置。

在装配式建筑框架结构设计的过程中，结构设计优化应该注意：（1）混凝土强度等级应该与结构标准一致。装配式建筑的结构设计中，框架梁、框架柱混凝土强度等级，均应在C30以上。（2）结构设计工作的开展过程中，尤其要以平面设计原则作为指导，框架梁、框架柱中心线要保持重合，如果在结构设计的过程中，梁柱中心线无法保持重合，在设计优化的过程中应考虑偏心因素的影响，而竖向构件之间应上下对齐。（3）预埋件设计的过程中，应处理好各个预埋件与主体结构的关系，保障预埋件的位置和尺寸。

3.4预制构件拆分把控

裝配式建筑的结构构件非常复杂，包含的预制构件数量较多，在结构设计与优化的过程中，专业设计人员应根据装配式建筑的结构特点，了解清楚在结构体系内哪些属于现场浇筑构件，哪些属于预制构件。一般的装配式住宅建筑在设计时，设计人员应注重水平构件预制技术的选择，尤其要注重叠合板、阳台、楼梯等的科学设计，根据现场条件来进行各个构件的科学使用，通过科学地规划与布局，节约空间和成本。此外，结构设计优化的同时，同样要对比预制外墙和承重内墙、非承重内墙的预制，以减少整个结构体系中的支架数量。

3.5优化预制构件的节点设计

节点设计是装配式建筑结构设计中的一个难点，且节点设计是否合理，关系到装配式建筑结构的稳定性与安全性。在传统的节点设计中，一般选用的是钢筋或者套筒连接方式，这些连接材料的价格偏高，也就导致整个结构的建设施工成本较高。从经济性的角度出发，设计人员在装配式建筑结构设计中，为提高节点设计水平，可以通过优化预制构件之间、预制构件与现场混凝土构件之间的节点连接方式来最大限度地提高结构性能。

4结语

综上所述，装配式建筑结构具有更为突出的优势，工程企业在开展装配式建筑施工建设的过程中，应根据总体的建筑建设需求，坚持实用性、可行性、安全性的设计原则，加强结构设计优化，充分提升装配式建筑的结构性能，进一步促进装配式建筑社会效益和经济效益的提升。

参考文献：

[1]陈赛国，周红霞，唐振兴.实例探析装配式建筑结构设计与施工要点[J].建材与装饰，2018（22）：100-101.

[2]林清亮.装配式建筑结构设计方法及施工要点[J].广东建材，2020（8）：76-78.