裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

姜文東

摘 要：在我國建筑行業(yè)的發(fā)展歷程中，存在著環(huán)境污染和資源浪費等問題。隨著國家對環(huán)境和能源保護意識的不斷提高，建筑企業(yè)的環(huán)境保護和節(jié)能工作也越來越受到關(guān)注。目前，我國的傳統(tǒng)建筑設(shè)計觀念已不能很好地適應當前的相關(guān)要求。在建筑行業(yè)當中，裝配式建筑具有良好的節(jié)能效果，正逐漸被廣泛地應用于各行各業(yè)。主要探討了裝配式建筑的最佳設(shè)計途徑，希望能夠為行業(yè)內(nèi)的相關(guān)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：建筑行業(yè);資源浪費;裝配式建筑;設(shè)計途徑

中圖分類號：TU311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）06-0016-03

0 引言

隨著環(huán)境保護意識的不斷提高，建筑工程的人工成本不斷上升，對傳統(tǒng)的建筑方式產(chǎn)生了很大的影響。與傳統(tǒng)的建筑相比，裝配式建筑能夠有效地減少建筑的工作量和材料的消耗，從而提高建筑的整體質(zhì)量和效率。我國的裝配式建筑還處在起步階段，所以在專業(yè)構(gòu)件設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工藝等方面還存在很多問題，造成了建筑行業(yè)之間的巨大差距，使得施工總成本不能得到有效的降低。因此，裝配式建筑的設(shè)計者必須根據(jù)工程的具體情況和自己的設(shè)計經(jīng)驗，對整個結(jié)構(gòu)進行有效的設(shè)計。同時也要積極借鑒先進的設(shè)計思想，提高整體工程的完成質(zhì)量，從而促進裝配式建筑的發(fā)展。

1 裝配式建筑概述

1.1 裝配式建筑的基本概念

由于裝配式建筑在結(jié)構(gòu)和造價上具有明顯的優(yōu)越性，所以在工程建設(shè)中得到了越來越多的應用。通過對裝配式建筑的建設(shè)，可以減少工程建設(shè)中的資源浪費，減少對環(huán)境的污染。裝配式建筑施工全流程主要是設(shè)計、生產(chǎn)、施工安裝。在此之前，設(shè)計者必須事先完成有關(guān)預制件的設(shè)計，并將其提交給預制件制造商，并對其進行整體的優(yōu)化，從而保證產(chǎn)品的出廠品質(zhì)。經(jīng)過精心設(shè)計和標準化生產(chǎn)的預制件在進行現(xiàn)場安裝時，能有效提高工程建設(shè)的效率。采用組合結(jié)構(gòu)進行安裝，保證了所有預制件在安裝過程中的一致性[1]。

1.2 裝配式建筑的特點

裝配式建筑在建筑業(yè)中的運用，既能加快工程進度，又能將各種施工方法有機地融合在一起。在施工前對預制件進行設(shè)計，可以為后期施工工地節(jié)約大量的施工準備時間。通過這種方式，可以有效地提高裝配式建筑的整體效率，從而保證整個工程的順利進行。由于預制件在出廠前都是標準化的，所以其品質(zhì)都比較好。同時，把信息技術(shù)和其他技術(shù)運用到裝配式建筑中，可以保證預制件的設(shè)計工作能夠更加精確，從而提高整個建筑的質(zhì)量。

1.3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

在進行整體裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須嚴格遵循實用、可行的原則。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應根據(jù)工程的實際需求，對其抗震、安全等進行合理的設(shè)計。為了保證預制件和各個結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠高效的進行，在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須進行更細致的設(shè)計。同時，要保證整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計符合環(huán)保標準，并能有效地控制預制件的材料消耗。在設(shè)計階段，對方案的可行性等進行了嚴格的審核，以保證能夠得到最好的結(jié)構(gòu)。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

在進行裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須對預制件等進行精確、科學的計算。在設(shè)計過程中，要對整個項目的造價進行控制，保證設(shè)計方案能夠按照建筑規(guī)范實施，才能使企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟利益。在設(shè)計的時候，要根據(jù)實際的使用要求，對建筑的整體結(jié)構(gòu)、外觀等進行科學的設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行有效的改善，將結(jié)構(gòu)的復雜性、高度等進行分區(qū)。對工程的經(jīng)濟、可行性等進行有效的分析，以確定最優(yōu)的方案。通過對 BIM技術(shù)的應用，實現(xiàn)對建筑項目的有效利用，既能滿足建筑的實際應用要求，又能提高建筑的資源利用率，從而減少建設(shè)費用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。在進行裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計時，必須對其主體結(jié)構(gòu)進行科學的分析，并對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計。同時，設(shè)計者還必須將工程的工程材料、體系結(jié)構(gòu)等綜合考慮，科學地進行規(guī)劃，以保證工程的科學性[2]。

3 分析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 設(shè)計流程要點

設(shè)計人員在進行總體的裝配式建筑設(shè)計過程中需要采取科學有效的方法來對整個設(shè)計環(huán)節(jié)進行深化，在展開具體的設(shè)計過程當中，不僅需要重視原有的建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容，同時還需要對各類新增加的設(shè)計需求進行重視。在進行方案設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要對整體的建筑工程施工成本和工程規(guī)模等具有充分的掌握和了解，并以此為依據(jù)來設(shè)計相關(guān)標準，同時也需要結(jié)合建筑的結(jié)構(gòu)類型來對剪力墻和柱體等關(guān)鍵部件的位置和連接方式等進行全面的控制，以此來更加有效的確保整個設(shè)計工作的設(shè)計尺寸能夠滿足預制構(gòu)件設(shè)計及制作的標準。在進行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員還需要及時地同業(yè)主單位和施工企業(yè)等進行充分的溝通，以此來確保能夠針對相關(guān)特定的設(shè)計方案和設(shè)計細節(jié)進行進一步的明確，進而有效的為后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一定的參考及保障。設(shè)計人員還需要對裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)要求進行明確，同時結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的受力情況等來選擇預制構(gòu)件類型，有效的對后期管線預埋設(shè)計進行協(xié)調(diào)。設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計深化的過程中還需要積極的同預制構(gòu)件的生產(chǎn)企業(yè)進行溝通，確保能夠在雙方都確認的前提下進行預制構(gòu)件架構(gòu)圖紙的設(shè)計及確定[3]。

3.2 構(gòu)件拆分設(shè)計

施工企業(yè)在進行預制構(gòu)件設(shè)計的過程中需要對預制構(gòu)件的生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)工藝及水平等進行充分的了解，以此來對預制構(gòu)件的合理尺寸進行明確，進而最大限度的控制建筑結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)的尺寸誤差，以此來有效預防由于尺寸的原因而出現(xiàn)質(zhì)量問題。同時設(shè)計人員還需要對施工現(xiàn)場的吊裝水平進行充分的了解，以此為依據(jù)選擇吊運方式。為了有效地降低工程的整體建設(shè)成本，優(yōu)化工程的施工流程，可以將部分能夠進行拆分的構(gòu)件進行拆分操作，以此來更加有效的保障對各施工節(jié)點的質(zhì)量把控。同時還需要加強對裝配式建筑結(jié)構(gòu)的安全性分析，確保整個工程施工過程中能夠更加安全高效的進行。設(shè)計人員需要對預制構(gòu)件結(jié)構(gòu)在運輸和安裝過程中的相關(guān)重點環(huán)節(jié)進行分析，對構(gòu)件進行合理的拆分設(shè)計，以此來確保整個設(shè)計更加科學合理。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝配式建筑中的剪力墻主要是為了有效地承受地震荷載和風荷載等，具有有效防止結(jié)構(gòu)剪切破壞的作用。剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作也是整個裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的要點，設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中需要重點對以下幾點進行控制：①對整個空間結(jié)構(gòu)等進行充分的考慮。在裝配式建筑工程中，剪力墻施工方式主要為對稱樣式，因此設(shè)計人員需要充分了解空間結(jié)構(gòu)特點。②避免進行單方面的剪力墻設(shè)置。對于地震發(fā)生概率較高的位置，設(shè)計人員需要結(jié)合裝配式建筑的抗震性能確定剪力墻的厚度，以此來保障整個建筑的安全性。③重視剪力墻邊緣構(gòu)造設(shè)計。設(shè)計人員可以在剪力墻的邊緣位置進行端柱配置，以此來確保能夠有效的提升整個部位的抗震能力，同時也可以根據(jù)這個部位的實際受力情況來加強剪力墻的兩側(cè)和端部[4]。

3.4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前在裝配式建筑中，框架結(jié)構(gòu)應用較為廣泛，尤其是在我國高層裝配式建筑中。因此施工企業(yè)需要在設(shè)計過程中重視對裝配式建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。在進行裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要確保設(shè)計剛?cè)峒骖?，以此避免由于在進行設(shè)計時出現(xiàn)結(jié)構(gòu)較柔出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，或是由于結(jié)構(gòu)較剛等出現(xiàn)局部受損等情況的出現(xiàn)。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中還需要分清結(jié)構(gòu)的主次，同時也需要針對不同結(jié)構(gòu)的及其重要性來進行針對性的設(shè)計，以此來有效的確保整個構(gòu)件的穩(wěn)定性和可靠性。針對裝配式建筑結(jié)構(gòu)中存在的相關(guān)問題需要結(jié)合工程的實際情況來進行調(diào)整。若建筑所在的位置地下水位較高，可以在混凝土材料中添加一定比例的膨脹劑，若整個建筑框架的結(jié)構(gòu)體系無法滿足伸縮縫間距標準，需要通過提升配筋率或調(diào)整保溫措施來控制[5]。

3.5 構(gòu)造節(jié)點設(shè)計

裝配式建筑的防水性能較差，因此設(shè)計人員需要對整個構(gòu)造節(jié)點設(shè)計進行重點的關(guān)注，在進行設(shè)計之前需要對裝配式建筑周邊的氣候和地理條件等進行充分的了解，以此來確保建筑中各構(gòu)造節(jié)點能夠較為充分的滿足相關(guān)的需求。同時施工企業(yè)還需要掌握裝配式建筑周邊的水文地質(zhì)條件，對裝配式建筑的風荷載作用進行分析。通常情況下建筑在風荷載的作用下，整個結(jié)構(gòu)會處于彈性狀態(tài)，同時各構(gòu)造節(jié)點設(shè)計需要滿足內(nèi)力標準要求。在設(shè)計中需要考慮建筑的抗震性標準，若整體的地震荷載過大的話會導致建筑處于塑性狀態(tài)，因此需要根據(jù)建筑構(gòu)造節(jié)點的極限承載力來進行合理的設(shè)計[6]。

4 來加強裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點的優(yōu)化路徑

4.1 焊接工程質(zhì)量控制

焊接工程設(shè)計是裝配式建筑結(jié)構(gòu)制造和安裝的重要環(huán)節(jié)之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師必須做好焊接工程的質(zhì)量控制工作。手工焊接存在許多焊接質(zhì)量問題，建筑設(shè)計工程師必須做好監(jiān)督工作，督促必要的焊接工藝試驗工作，在焊接過程中加強檢查是否有裂紋，嚴格執(zhí)行設(shè)計工作的措施。另外，嚴格進行焊縫質(zhì)量外觀檢驗和焊縫尺寸測量，消除刃口咬邊和焊接問題的發(fā)生，注意焊縫最多不能焊接兩次，積極監(jiān)督無損檢測工作。

4.2 高強度螺栓連接工程

目前，高強度螺栓連接工程設(shè)計是裝配式建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計建設(shè)質(zhì)量管理的薄弱環(huán)節(jié)之一。主要問題是很多項目中通常使用的精煉螺栓代替高強度螺栓、高強度螺栓連接面不能滿足規(guī)格要求以及高強度螺栓未按照規(guī)格進行螺絲固定。為了確保高強度螺栓連接項目的建設(shè)質(zhì)量，設(shè)計工程師和承包人必須具有高度責任感。為了提高質(zhì)量意識，強化質(zhì)量管理，同時實施質(zhì)量保證措施，在嚴格的管理下確保高強度螺栓連接工程的建設(shè)質(zhì)量，積極采用并行監(jiān)視和檢查工作方法，嚴格控制高強度螺栓連接工程的施工質(zhì)量。

4.3 防銹和涂漆工程

裝配式建筑結(jié)構(gòu)的除銹及涂漆工程是現(xiàn)在工程承包商很容易忽視的內(nèi)容。防銹和涂漆工作不注意時間會影響裝配式鋼結(jié)構(gòu)的建筑質(zhì)量，除銹及涂漆工程的質(zhì)量是否合格，建筑維護過程中不會直接影響裝配式鋼結(jié)構(gòu)，裝配式建筑結(jié)構(gòu)程的使用年限也會影響整個建筑結(jié)構(gòu)安全性以及發(fā)生火災時的耐火時間。由于設(shè)計工程師需要不斷改進工作的強度，所以承包方相關(guān)負責人要理解防銹和涂漆工程工作的重要性，加強監(jiān)督質(zhì)量，加強責任感，促使建筑工程按時完工。監(jiān)理工程師應密切注意防銹和涂漆問題，在保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)廠房涂層質(zhì)量保證的基礎(chǔ)上，對每一道工序進行嚴格的檢查和批準。

5 結(jié)語

相較于傳統(tǒng)的建筑來說，裝配式建筑具有施工過程更加環(huán)保節(jié)能、整個工程建設(shè)周期較短等特點，因此其具有更加廣泛的發(fā)展前景和發(fā)展空間，目前已經(jīng)得到了建筑行業(yè)普遍的認同和廣泛的使用。但是裝配式建筑目前在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)件生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中仍然存在著一些問題，由于各施工環(huán)節(jié)之間整體的配合程度不高，因此對整個裝配式建筑的結(jié)構(gòu)科學合理性造成影響。這就要求施工企業(yè)在進行裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要充分掌握相關(guān)的設(shè)計流程，同時對其設(shè)計標準、設(shè)計布局和設(shè)計技術(shù)等要點進行控制，以此來確保整體的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠符合工程要求。

參考文獻

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