裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化探析

【摘要】相對于傳統(tǒng)建筑方法，裝配式建筑因為具有多重優(yōu)勢而被重視、推廣。目前，我國這在方面還處于前期推廣階段，在資源和環(huán)境壓力不斷增強的今天，裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計也開始以綠色節(jié)約為基礎(chǔ)。不過猶豫同傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑在工藝上存在特殊性，所以成本和推廣難度都較高，因此，借助合理科學(xué)的方法，對裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就成為關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；技術(shù)優(yōu)化；設(shè)計體系

建筑行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展是一個重要戰(zhàn)略方向，而發(fā)展裝配式建筑、實現(xiàn)裝配式建筑全面推行，是推動建筑行業(yè)健康發(fā)展的重要方法之一。因此，在越來越被重視的環(huán)境中，裝配式建筑施工以節(jié)能、綠色的優(yōu)勢，成為目前行業(yè)發(fā)展的重點推行方法。目前我國裝配式建筑還處于完善階段，只是在一些較為發(fā)達的地區(qū)進行嘗試推廣，也正是因此，許多企業(yè)對于這一建筑的特征還不夠詳細理解，如果付諸實施，裝配式建筑的優(yōu)勢也難以充分發(fā)揮，甚至?xí)黾咏ㄖ杀尽?/p>

裝配式建筑是否成功，關(guān)在在于其結(jié)構(gòu)設(shè)計、拆分、構(gòu)件制作和組裝這幾個方面，建筑的基本要求是保障建筑物的質(zhì)量，所以要求裝配式建筑的結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定、安全和實用，因此，裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化就至關(guān)重要。

1、設(shè)計要點

從定義上來講，裝配式建筑，指的是用預(yù)制部品部件，通過在工地上裝配而建成的建筑。裝配式建筑的推廣有利于資源節(jié)約，同時還能減少施工對環(huán)境造成的污染、損害，符合當代綠色環(huán)保理念，是我國建筑業(yè)省級轉(zhuǎn)型的必然趨勢。

1.1可行性和適用性

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有其固定的標準，其中最為關(guān)鍵的在于設(shè)計要具有可行性和適用性。建筑是人們生活起居、衣食住行的基本保障場所，這也要求裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該嚴格標準，保證其安全性和功能性。滿足了這一基本前提后，以精細的設(shè)計來體現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢。

1.2注重能源損耗

注重能源的損耗是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的另一項要點。建筑物自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、規(guī)則與否，甚至是高度等因素都會決定能源的損耗程度，將它們控制在合理的范圍之內(nèi)，在初步設(shè)計過程中，去比較、思考相關(guān)參數(shù)，依據(jù)實際情況來指定出多種經(jīng)濟、可行的方案設(shè)計，通過精確的計算，選擇出最佳方案，同時將風(fēng)險控制到最低。

2、裝配式建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

當前，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，是在不損耗建筑功能，實現(xiàn)建筑安全穩(wěn)固的前提下，節(jié)約能源的有效方法，也是現(xiàn)代建筑理念中，實現(xiàn)建筑多方面統(tǒng)一、綜合效益最大化的基礎(chǔ)。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具有很多方面，其要點可以概括為以下幾個方面：

2.1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常規(guī)優(yōu)化

常規(guī)優(yōu)化在這里可以分為三個階段，分別是方案階段、初步設(shè)計階段和施工圖階段。在第一個階段——方案設(shè)計階段，可以組建小組，從整體上對建筑進行分解，從戶型、立面造型倒柱網(wǎng)布置等方面來進行專業(yè)的分析，讓建筑高度、規(guī)則度、復(fù)雜度等都控制在合理的范圍之內(nèi)。

在初步設(shè)計和施工圖階段，則需要從土建造價方面，對建筑的結(jié)構(gòu)體系等內(nèi)容進行多種方案比較論證，先從整體上控制造價，然后再通過標準化和精確化的計算、調(diào)整，來降低土建造價。

2.2裝配式建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

建筑工程所包含的范圍非常廣泛，因此，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，所要優(yōu)化的內(nèi)容也很多。如果從大的方面來說，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化一致，包括房屋總體結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和分布結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，如果細化，還能下分更多分類。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，一方面在造價上更加節(jié)省，另一方面，從持續(xù)發(fā)展的角度來說，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的理念，能夠推動建筑工程健康發(fā)展，同時也能實現(xiàn)資源的充分利用。

2.2.1整體管控優(yōu)化

裝配式建筑的特殊性，讓裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計必需延伸到整個建筑過程，從生產(chǎn)到現(xiàn)場裝配。簡單來說，在構(gòu)件的設(shè)計之初，就要考慮到它門的拆分、現(xiàn)場裝配要求等。而當前裝配式建筑的成本之所以高昂，一個主要原因就在結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體管控流程不到位，導(dǎo)致了各個環(huán)節(jié)相互脫節(jié)，造成施工難度增加。

所以，裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該從整體式做好整體管控優(yōu)化，要在設(shè)計這一階段就做好構(gòu)件設(shè)計拆分等優(yōu)化工作，只有如此，才能保障后續(xù)工作的流暢、完整。同時，對預(yù)制構(gòu)件生成工序加以優(yōu)化、細化，也是減輕施工難度和管理難度的重要方法。

2.2.2以標準的設(shè)計體系為基準

同傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比，裝配式建筑設(shè)計的一個特點是它需要更為精確和完整的標準化設(shè)計體系，而且裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計同建筑標準化設(shè)計體系緊密相連。裝配式建筑標準的設(shè)計體系可以分為兩個模塊——建筑戶型和交通核，前者的要點是調(diào)整室內(nèi)結(jié)構(gòu)不知，后者則是保障建筑的上下通行運輸?shù)囊?guī)范性。

2.2.3從現(xiàn)實角度選擇合適的結(jié)構(gòu)技術(shù)體系

結(jié)構(gòu)技術(shù)體系，簡單來說，是指裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、支配整體式框架結(jié)構(gòu)等同結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的技術(shù)體系。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，其一個關(guān)鍵所在就是從現(xiàn)實角度選擇合適的結(jié)構(gòu)技術(shù)體系，也就是同現(xiàn)場實際結(jié)合。包括建筑物的平面部分、剪力墻等結(jié)構(gòu)，由于這些構(gòu)件之間有很多連接方法和連接形式，具體如何操作，則要依據(jù)施工現(xiàn)場具體的需要來決定。

2.2.4根據(jù)具體項目拆分、控制預(yù)制構(gòu)件

裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，因項目不同，預(yù)制部位和預(yù)制形式也存在一定差異，一般的裝配住宅建筑，需要放在首位的是樓梯、陽臺等這些水平構(gòu)件的預(yù)制設(shè)計，通過優(yōu)化設(shè)計來減少造價；其次是對預(yù)制外墻體的優(yōu)化設(shè)計；最后是內(nèi)墻的預(yù)制設(shè)計，而這些預(yù)制構(gòu)件設(shè)計應(yīng)該滿足施工當?shù)氐囊?guī)范和要求。

2.2.5優(yōu)化節(jié)點設(shè)計

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重點難點，就是節(jié)電設(shè)計。評價建筑優(yōu)劣的首要標準是實用性能和抗震能力，而節(jié)點的設(shè)計則對這兩點有直接影響。連接節(jié)點的是鋼筋、預(yù)埋件和套筒，相對成本也較高，所以在保障建筑使用性能和抗震能力的前提下，對節(jié)點設(shè)計加以優(yōu)化，是提高使用效率，節(jié)省成本的重要方法。

2.2.6利用政策降低成本

由于現(xiàn)階段技術(shù)還不夠完善成熟，裝配式建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中還存在較大的阻礙，而國家為了鼓勵建筑業(yè)向環(huán)保、低耗方向發(fā)展，推出許多優(yōu)惠、激勵政策，企業(yè)借助這些優(yōu)惠政策，來降低裝配式建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)成本，是推動這一產(chǎn)業(yè)走向成熟的必經(jīng)之路。

結(jié)語：

與傳統(tǒng)建筑形式不同，裝配式建筑技術(shù)先進、質(zhì)量高、工期短，符合我國綠色施工和可持續(xù)發(fā)展的理念，但裝配式建筑在我國發(fā)展最大的問題就在于高昂的成本，所以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來降低成本，就是裝配式建筑未來能否繼續(xù)順利進行下去的關(guān)鍵。同時，在裝配式建筑的整體設(shè)計中，必然需要不斷更新和優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計，更新設(shè)計材料和工藝，以此來滿足社會大眾的需求，提升裝配式建筑的水平和質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]劉道華.淺談裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化[J].江西建材，2016（16）.

作者簡介：

武志林，山東銀豐建設(shè)工程科技有限公司。