装配式建筑结构设计要点研究 张帅兵

装配式建筑结构设计要点研究张帅兵

发表时间：2019-08-21T11:24:57.130Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年9期作者：张帅兵

[导读] 本文将重点对装配式建筑结构设计进行探讨。

张帅兵

身份证号码：41032919900816xxxx

摘要：当前随着我国建筑行业的高速发展，人们对建筑各方面的要求都在日益提高，特别是对建筑结构形式方面提出了很高的要求。近现代的建筑形式正在日益呈现出多样化趋势，一些新的建筑形式渐渐出现在人们的视野当中，装配式建筑就是其中之一。就建筑行业的发展形势来看，装配式建筑将成为未来的主要发展趋势。但是就我国的装配式建筑发展现状来看，由于我国在这方面起步较晚，所以目前尚处于初级发展阶段，无论在建筑高度、功能、施工技术还是运输条件等方面都仍有诸多限制，在装配式建筑结构设计方面亦有诸多不足。所以，当务之急是要改善这些问题，尤其要改善结构设计。

关键词：装配式建筑；结构设计；控制要点

1导言

目前，新建筑技术的发展趋势是向轻建筑系统发展，并正在努力将这种技术应用于多层建筑。装配式建筑顺应了这一发展趋势，同时也满足了“绿色建筑”的要求，这也是实现我国建筑行业可持续发展的必然选择。建筑结构设计是建筑工程项目重要组成部分，在设计过程中需要综合考虑项目要求、项目地附近地质条件等因素，将设计人员对建筑物的表达反映在设计图纸上。本文将重点对装配式建筑结构设计进行探讨。

2装配式建筑简介

所谓装配式建筑，简单来说就是指的预先制造好建筑结构中的各个构件，再统一将构件运送到施工场地，在施工现场用它们装配成形的建筑。早上个世纪初，人们就已经提出了装配式建筑的概念，但是最初由于装配式建筑的外表形式比较单一，所以未能得到广泛的推广和应用。而到了现代，随着建筑行业的不断发展及科技与材料的不断进步，装配式建筑的结构形式有了不断的改进，时至今日，装配式建筑结构已经变得非常灵活和多样。我们可以将整个装配式建筑的施工过程，比喻成为一项设备生产活动，先成批量地加工好零件，再用零件拼装成最终的产品。所以，相较于传统形式的建筑而言，装配式建筑的最大优点体现在其的施工速度快、施工效率高、施工质量好以及环保性能佳。就建筑行业的发展形势来看，装配式建筑将成为未来的主要发展趋势。

3装配式建筑结构设计要点

3.1设计流程

在装配式建筑结构设计的过程中，首先要把握好的一项要点是其设计流程，只有对设计流程进行不断优化，才能够设计出符合要求的结构方案。装配式建筑本身就与传统形式的建筑存在很大的差异，所以在具体的结构设计过程中也有所不同。在对装配式建筑进行结构设计之时，仅考虑建筑自身的功能、质量及美观是远远不够的，还需要充分考虑到各类预制构件的工厂生产、运输及现场装配等问题。在整个装配式建筑的施工过程中，无论哪一项环节的工作都必须要做好，否则任何一项环节出现了差错，都会直接影响到建筑质量。尤其是装配式建筑结构设计需要贯穿于建筑施工全过程当中，而非仅仅在前期进行设计。再者，还要在保证装配式建筑结构设计方案可行性的同时，对各个部分的构件进行进一步细化设计，并根据实际情况适当简化生产工序，以尽可能地降低施工成本及现场装配难度。

3.2预制构件的设计与拆分

预制构件在设计时应该根据生产单位的工艺水平合理设计其尺寸，最大限度地减少尺寸误差，尽量避免因尺寸未达标而产生的质量问题。与此同时，设计人员还需要根据施工单位的吊装水平等因素进行设计。一些单位拆分预制构件主要是为了减少施工成本，出于对项目工程的成本控制的需要，也有部分施工单位拆分预制构件是为了施工能够顺利进行，优化施工流程，也有利于节点设计更为科学。建筑物在施工以及后续使用过程中会受到人为因素、自然因素以及特色因素的影响，而建筑物的可靠性与安全性也是行业、用户最为看重的指标之一，因此必须确保装配式建筑结构的安全性。拆分预制构件是为了进一步把握装配式建筑主体结构受力情况，也是为了了解预制构件的承载能力。例如在装配式混凝土结构时，要确定现浇与预制的范围，要明确结构构件的拆分位置、构件之间的拆分位置，同时要明确后浇区与预制构件之间的关系。在进行结构拆分时，应该根据实际情况尽可能地减少构件规格，要考虑结构是否合理，要对相邻构件的拆分进行了解，要合理选择构件接缝位置。例如在拆分装配式剪力墙结构设计时，应该多安排T型剪力墙，避免拆墙时拆分零散。对于需要添加翼缘的剪力墙，要合理设计翼缘长度，避免因边缘构件现浇长度太长影响浇筑[3]。除了考虑结构安全性问题以外，设计人员还需要考虑到构件运输、安装等方面的问题，要综合考虑这些环节的需要，不断调整预制构件拆分设计，才可以使设计更为合理。

3.3标准化与模块化的设计方法

该设计方法在进行实际的设计工作中，必须要让相关建筑工作人员能够意识到，其中建筑设计的空间是由多个空间单元组成的。其中，标准化的每个空间单位，都是由具体的若干个构件组合而成的。通过这种设计方法，能够在很大程度上将相关技术设计与该设计管理上的工作量与难度降低。更加有效的降低工厂在生产预制构件时的生产与管理方面的投入，减少对应构件的模具种类。从根本上提升对应的工作与生产方面的效率，增加经济效益，并且减少建筑结构设计施工环节中的出错率。

3.4构造节点的设计

装配式建筑门窗等防水性能较差部位的构造节点应该加强构造节点设计，在设计时应该根据项目工程所在气候区、地理区域进行设计，满足建筑物防水的需求。例如，预制外墙板水平缝可以采用高低缝提高防水性能。在设计时，当装配式建筑物不考虑抗震要求时，结构的主要荷载为风荷载，风荷载作用时结构大多处于弹性状态，故而构造节点设计一般仅需满足内力要求。当建筑物需要考虑抗震要求时，建筑物结构的主要荷载为地震荷载，若地震荷载过大则结构极有可能进入塑性状态，因此构造节点设计在前者的基础上还有着特殊设计要求，即要根据构造节点极限承载力设计，要考虑到构建塑性时的局部稳定情况，要保证梁塑性时的侧向稳定。为了尽可能防止梁发生侧向弯扭失稳，在设计受弯构件塑性区时，应该根据两相邻支撑点间的间距、受压翼缘的宽度设置侧向支撑点。在设计构造节点时，还应该使节点构造简单，便于就位与调整，设计钢结构构造节点时还应注意避免厚钢板层状撕裂。同时，构造节点的接缝宽度与应该考虑地震