淺談裝配式建筑的結構設計優化

方寧

【摘要】裝配式建筑的主要構件為預制構件，即將建筑的全部構件或者是部分構件分割為若干個單元，在工廠內預制完成后，運輸到現場，將這些預制構件采取可靠連接方式搭建起來。與傳統建筑相比，裝配式建筑結構、裝配式建筑物的制作工藝有著很大的不同，且裝配式建筑結構設計過程中缺乏綜合考慮，建設成本較高，導致裝配式建筑的應用范圍十分有限，無法得到更為廣泛的應用。面對這樣的問題，裝配式建筑的結構設計優化，顯得十分重要，也十分必要。本研究主要對裝配式建筑的結構設計要點進行了分析，并探討了裝配式建筑的結構設計優化措施，以供參考。

【關鍵詞】裝配式建筑；結構設計；優化

相比較于傳統建筑，裝配式建筑的建造速度快、受氣候影響較小，可以減少建筑垃圾的產生與建筑污水的排放，也能減少粉塵、噪聲及有害氣體，符合節能減排、綠色環保的現代化建筑理念的要求，因此，裝配式建筑近年來得到了越來越多的關注與重視。

1、裝配式建筑的結構優化設計要點

裝配式建筑的結構設計中，為確保結構設計的可操作性與可行性，必須明確掌握裝配式建筑的結構設計要點。裝配式建筑結構優化設計指的是，在確保裝配式建筑功能性、安全性的基礎上，應盡可能地降低能源消耗，采取精細化、標準化、專業化的結構設計，通過多專業協作、多方案比較、精細化設計、標準化管理，實現土建成本、建筑功能以及結構安全的有機結合，實現裝配式建筑的效益最大化[1]。

裝配式建筑的結構設計中，首先，要充分考慮裝配式建筑的功能需求，深入分析裝配式建筑的立面造型、戶型、柱網布置以及分縫等方面的內容，提出可行性建議，將建筑的不規則度、高度以及復雜度控制在合理的范圍之內。其次，初步設計階段，必須綜合考慮建筑的結構布置、結構體系、建筑材料、基礎型式以及各項參數，對多種方案進行可行性、經濟性分析，從中選出最優方案，實現對土建造價的有效控制[2]。最后，施工圖階段，通過標準化配筋方法、精確的計算把控、科學的模型調整，并對施工圖進行精細化內審、優化，實現對土建造價的進一步控制。

2、裝配式建筑的結構設計優化措施

2.1有效利用相關政策

相比較于傳統建筑，裝配式建筑的建設成本相對較高，現階段，我國為促進裝配式建筑的發展，國家及各地區紛紛出臺相關優惠政策，為裝配式建筑的發展提供了良好的驅動力。在裝配式建筑結構設計中有效利用相關政策，便可以在很大程度上降低成本。

2.2構建標準設計體系

為實現裝配式建筑結構設計優化，應積極構建標準設計體系。標準設計體系主要由戶型模塊、交通核模塊組成，有利于減少樓板構建、外墻構件的種類，可以提高裝配式建筑的建造效率，實現裝配式建筑經濟性、功能性的協調統一。在標準化戶型模塊方面，合理調整某些戶型的居室、客廳等空間的進深、開間，提高其功能尺寸的合理性；對于標準化交通核模塊來說，根據產業化要求，將以往的非標準化交通核調整為多個標準化交通核，主要包括機電管井、電梯井、走道、樓梯的標準化[3]。裝配式建筑的標準化、模塊化，實現了各戶型的多樣化組合，能夠建造通廊式住宅、塔樓、板樓等多種平面組合類型，為裝配式建筑的多樣化設計奠定了良好的基礎。

2.3結構設計流程的優化

裝配式建筑結構設計中，不僅要考慮功能性方面的問題，還要重視結構設計對構件生產、構件裝配所產生的影響。對于裝配式建筑來說，其對構件生產、構件運輸、構件裝配均有著十分嚴格的要求，基于此，結構設計必須涵蓋始終，從設計階段，便要對構建設計、構件裝配、構建拆分等方面的內容進行優化，保證構件設計、構件生產以及構件裝配之間的緊密連接，形成完整的流程。施工圖紙設計過程中，為確保其可行性，還應對各種構件進行精細化設計，對預制構件的工序進行簡化，盡可能地降低預制構件的生產成本，降低現場裝配施工難度，確保裝配式建筑結構的穩定性。

2.4結構技術體系的合理選擇

裝配式建筑結構設計中，結構技術體系指的是與結構設計有密切聯系的技術體系，其與生產工藝息息相關。對于平面構件來說，若是采用預制方式，則可以應用疊合梁、疊合板；對于剪力墻來說，若是采用預制方式，則可以應用疊合剪力墻，單面預制或者是雙面預制皆可，還可以應用全預制剪力墻。從豎向方面來看，剪力墻的連接可應用鋼套筒連接，采取逐根連接、集束連接等方式。應根據實際條件或者是項目要求，來確定采用哪種方式。

2.5對預制構件部位進行嚴格把控

對于一個裝配式建筑項目來說，應根據所選擇的結構體系、預制裝配率以及項目特點與要求，來確定哪些部分應當進行現澆、哪些部分應當進行預制。裝配式建筑結構設計中，適合采用預制技術的主要是水平構件，包括疊合板、疊合梁、陽臺、樓梯等，可以避免樓面施工時的腳手架搭設以及滿堂模板，有利于減少裝配式建筑的建造成本；然后是預制外墻，預制外墻集保溫功能、裝飾功能為一體，可減少外腳手架的搭設，也有利于減少裝配式建筑的建造成本；最后可以考慮預制承重內墻以及非承重內墻[4]。此外，若有地方規定，則需按照地方規定的要求，合理確定預制部位、預制率。

2.6預制構件節點的優化

在裝配式建筑結構設計中，節點設計是一個重點內容，也是一個難點內容，節點做法對建筑的抗震功能、使用性能產生著直接的影響。與此同時，節點連接的時候所使用的套筒、預埋件以及鋼筋等，會大大增加裝配式建筑的成本。對預制構件與預制構件之間、現澆混凝土結構與預制構件之間的節點連接進行優化，不僅有利于確保建筑的抗震功能、使用性能，還可以提高施工效率，一舉兩得。

結語：

裝配式結構建筑是一種新興的建筑類型，可在一定程度上減少建筑工程的成本，也有利于降低能源、資源的消耗，能夠實現投資回報率的提升，因此在建筑領域得到了越來越多的應用。。但就現階段來說，我國在裝配式建筑方面尚處于起步階段，仍有很多開發商對裝配式建筑不甚了解，在構件制作、建筑設計以及抗震設計等方面缺乏足夠的經驗，導致結構設計與裝配式建筑的實際施工存在著明顯的差異，還在一定程度上增加了裝配式建筑的建設成本。面對這樣的問題，為保障裝配式建筑的實用性、安全性以及穩定性，必須對裝配式建筑結構設計進行優化。

參考文獻：

[1]袁旭偉.預制裝配式建筑結構體系與設計[J].低碳世界，2017（35）：221-222.

[2]閆志平.預制裝配式建筑結構體系與設計探究[J].建材與裝飾，2017（46）：127-128.

[3]鄧華智，沈傳姣.探究裝配式建筑設計的BIM方法[J].建材與裝飾，2017（44）：85.

[4]覃玉堅.預制裝配式建筑結構體系與設計[J].建筑技術開發，2017，44（20）：11-12.