裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

曾 堰

十堰市建筑設(shè)計院（442000）

1 裝配式建筑的定義

裝配式建筑起源于西方國家，時間可以追溯到20世紀(jì)60年代。最初，裝配式建筑的外觀比較單一，具有“如出一轍”的特點，在人們對其外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷創(chuàng)新和優(yōu)化后，裝配式建筑的布局變得更加靈活、結(jié)構(gòu)形式也不再單一。裝配式建筑因此可以大規(guī)模地工廠化生產(chǎn)。較為先進(jìn)的裝配式建筑最早出現(xiàn)在美國，是一種大型拖車形狀的住房，需要運(yùn)用運(yùn)輸車輛將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，再將其與水道及電源等設(shè)施進(jìn)行連接就可以正常使用。在這種裝配式建筑的內(nèi)部有完善的基礎(chǔ)生活設(shè)施，如廚房、衛(wèi)生間、臥室以及餐廳[1]。隨著現(xiàn)代工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，裝配式建筑實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，而且裝配非常便捷、成本相對較低，因此逐漸在全球得到推廣應(yīng)用。

2 預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，我國的建筑行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模地運(yùn)用預(yù)制裝配式建筑進(jìn)行建設(shè)，貼切符合我國所提倡的環(huán)保建筑計劃，使我國的建筑行業(yè)具有新的發(fā)展方向。但從實際情況來講，預(yù)制裝配式建筑在發(fā)展過程中還存在許多不足，需要對其施工工藝、施工材料和施工技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化，從而推動建筑業(yè)的工業(yè)化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，預(yù)制裝配式建筑完全符合我國的建筑工程標(biāo)準(zhǔn)，是我國建筑行業(yè)未來主要的發(fā)展方向。

3 預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)勢

3.1 多樣化設(shè)計

目前的普通居民住房的承重墻體較多，而且承重墻體之間的距離非常小，導(dǎo)致無法對住房空間進(jìn)行有效的布局。而裝配式建筑的住房空間非常寬闊，居民還可以根據(jù)自身的喜好對墻體進(jìn)行任意的擺放，能夠使居民獲得優(yōu)質(zhì)的居住體驗，而且裝配式建筑還具有建設(shè)工期短、建筑功能豐富以及安全系數(shù)高等特點。

3.2 現(xiàn)代化工程

3.2.1 降低能源消耗

傳統(tǒng)建筑對能源的需求過高，而且使用效率極低，導(dǎo)致能源過度消耗。而裝配式建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)用了許多的隔熱材料，如氣凝膠氈，其是以納米二氧化硅氣凝膠為主體材料并復(fù)合在增強(qiáng)性纖維之中，通過特殊工藝合成的柔性保溫隔熱材料，能夠降低能耗；個別的新型材料還可以儲存太陽能。

3.2.2 聲音隔離

裝配式建筑所采用的建筑構(gòu)件能夠加強(qiáng)建筑墻體的隔聲效果，比如低密度材料形成的隔聲板。隔聲板又分為空氣聲隔聲板以及振動聲隔聲板，能夠有效消除噪聲，以免居民的日常生活受到影響。

3.2.3 消震

裝配式建筑大多運(yùn)用防震效果較好的材料，而且這種材料非常的輕便，有效降低了裝配式建筑結(jié)構(gòu)的整體重量。除此之外，裝配式建筑還運(yùn)用了框架剪力墻結(jié)構(gòu)，并在框架結(jié)構(gòu)中布置少量的剪力墻，構(gòu)建出靈活的使用空間，能夠滿足多種建筑功能的要求，同時還能夠消除一定的震動感。

3.3 裝配化施工

裝配式建筑具有輕便的特點，與傳統(tǒng)建筑相比，減少了一半以上的重量，施工地點的負(fù)荷程度也會大大降低，而且裝配式建筑的施工工藝和施工環(huán)節(jié)也更加簡潔，只要裝配式建筑構(gòu)件達(dá)到施工地點，就可根據(jù)裝配式建筑構(gòu)件的要求立即進(jìn)行施工。

4 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程

4.1 方案階段

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段主要是清晰認(rèn)知施工項目的建筑規(guī)模、性能及成本管理的基礎(chǔ)條件，然后按照相關(guān)規(guī)定明確施工項目的結(jié)構(gòu)。除此之外，對建筑工程的平面和立面也需要進(jìn)行全面的規(guī)劃，在保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)定的前提下，對裝配式建筑的內(nèi)部進(jìn)行科學(xué)的安排，使裝配式建筑能夠發(fā)揮出自身的作用。框架剪力墻結(jié)構(gòu)是當(dāng)前最為常見的裝配式建筑結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行施工時，需要嚴(yán)格按照施工項目的類型制訂出合理的設(shè)計方案，以此為居住者帶來優(yōu)質(zhì)的使用體驗。

4.2 總體和施工圖階段

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的總體和施工圖階段，不僅要完善基礎(chǔ)設(shè)計，還要確保裝配式建筑構(gòu)件的制造過程、運(yùn)送過程及安裝過程的設(shè)計具有合理性和科學(xué)性。進(jìn)入該階段后，裝配式建筑工程通常會受到施工技術(shù)的影響，導(dǎo)致裝配式建筑構(gòu)件的制造和安裝不能同步進(jìn)行，所以，要加強(qiáng)設(shè)計的合理性，使裝配式建筑工程能夠協(xié)調(diào)完成，確保裝配式建筑工程的質(zhì)量。除此之外，還要對裝配式建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件種類進(jìn)行完善和研發(fā)，做到合理化、輕量化和簡潔化，以此來推動裝配式建筑的良好發(fā)展。

4.3 深化設(shè)計階段

完成方案、總體和施工圖階段后，需要對以上階段進(jìn)行深度的優(yōu)化設(shè)計，從而保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。將建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑中，能夠有效提高裝配式建筑工程的施工質(zhì)量和效率，實現(xiàn)對以上階段的深度優(yōu)化。裝配式建筑的設(shè)計人員需要與構(gòu)件制造單位和建筑施工單位進(jìn)行聯(lián)系，及時消除裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的不合理問題，達(dá)到對裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理化及規(guī)范化。

5 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

5.1 構(gòu)件拆分設(shè)計

對在裝配式建筑構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計時，必須要根據(jù)相關(guān)規(guī)定來明確標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的大小，避免裝配式建筑在施工過程中因細(xì)微差距而形成的結(jié)構(gòu)缺陷。相關(guān)設(shè)計工作人員需要選擇科學(xué)且安全的吊運(yùn)方法。將裝配式建筑構(gòu)件進(jìn)行拆分，能夠有效降低項目成本并提高施工效率，對現(xiàn)場的施工管理工作也有一定的幫助。除此之外，設(shè)計人員還要對裝配式建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究，并不斷完善裝配式建筑構(gòu)件拆分方案，充分保障裝配式建筑的質(zhì)量安全。

5.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝配式建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作非常關(guān)鍵，相關(guān)設(shè)計人員需要充分把握裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點。①設(shè)計工作人員需要對裝配式建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間進(jìn)行思考和分析，并且應(yīng)當(dāng)將剪力墻設(shè)計為對稱形式；②設(shè)計人員需要根據(jù)施工地點的周圍環(huán)境進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后對裝配式建筑的抗震效果進(jìn)行分析，進(jìn)而明確剪力墻結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)；③需要通過仔細(xì)的計算設(shè)計出縱墻布置方案；④加強(qiáng)對剪力墻邊緣的構(gòu)造設(shè)計，可以將端柱放置在剪力墻的邊緣位置，這樣能夠強(qiáng)化剪力墻邊緣位置的抗震性能。除此之外，設(shè)計人員還需要根據(jù)剪力墻邊緣部分的受力狀況對設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整，以此來保證裝配式建筑的質(zhì)量[1]。

5.3 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)如今，框架結(jié)構(gòu)在裝配式建筑，尤其是高層裝配式建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在對裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要重視框架結(jié)構(gòu)的材料選擇，以免框架結(jié)構(gòu)因強(qiáng)度過低而出現(xiàn)變形或斷裂等情況。如果裝配式建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)劃存在缺陷，需要立即進(jìn)行調(diào)整，同時，還要時刻對裝配式建筑的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，如果裝配式建筑所處位置出現(xiàn)地下水位過高的現(xiàn)象，就需要在混凝土中加入適量的膨脹劑，以此提高混凝土材料的密度，從而提高其抗?jié)B性和不透水性。一旦裝配式建筑梁的截面超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計工作人員就需要分析配筋率以及實際變形的情況，并采取有效措施加以解決。

5.4 構(gòu)造節(jié)點設(shè)計

在對裝配式建筑的構(gòu)造節(jié)點進(jìn)行設(shè)計之前，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對建筑所在地區(qū)的環(huán)境因素進(jìn)行充分了解，保證構(gòu)造節(jié)點能夠在建筑所在地區(qū)使用。除此之外，在對抗震要求過高的地區(qū)，裝配式建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會轉(zhuǎn)變?yōu)榈卣鸷奢d，如果地震荷載超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就會導(dǎo)致裝配式建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出塑性現(xiàn)象，因此，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況以及構(gòu)造節(jié)點的承載能力進(jìn)行設(shè)計，以此來保證梁和柱的穩(wěn)定。在對構(gòu)造節(jié)點進(jìn)行設(shè)計時，需要確保構(gòu)造節(jié)點具有簡潔的特點，能夠靈活地對其進(jìn)行調(diào)整。同時，在對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造節(jié)點進(jìn)行設(shè)計時，需要考慮多種參數(shù)，以免鋼板產(chǎn)生層狀斷裂的現(xiàn)象。

6 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑是我國建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，呈現(xiàn)出了較好的發(fā)展前景。因為裝配式建筑中存在的一些問題影響了裝配式建筑的整體質(zhì)量，所以設(shè)計人員需要對裝配式建筑的內(nèi)部空間、施工工藝、施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分了解，以此來保證裝配式建筑的質(zhì)量，使居民能夠獲得更加優(yōu)質(zhì)的使用體驗。