浅谈装配式建筑结构设计

浅谈装配式建筑结构设计

发表时间：2018-11-14T18:32:04.277Z 来源：《防护工程》2018年第20期作者：朱斌

[导读] 建筑业迅猛发展，装配式建筑的研究和运用也越来越多。

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摘要：建筑业迅猛发展，装配式建筑的研究和运用也越来越多。采用预制装配式混凝土结构，可以有效节约资源和能源，提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的效率，减少现场施工对场地等环境条件的要求，减少建筑垃圾和对环境的不良影响，提高建筑功能和结构性能，有效实现“四节一环保”的绿色发展要求，实现低能耗、低排放的建造过程，促进我国建筑业的整体发展，实现预定的节能、减排目标。

关键词：预制装配式建筑；结构设计；优化设计

相比较于传统建筑，装配式建筑的建造速度快、受气候影响较小，可以减少建筑垃圾的产生与建筑污水的排放，也能减少粉尘、噪声及有害气体，符合节能减排、绿色环保的现代化建筑理念的要求，因此，装配式建筑近年来得到了越来越多的关注与重视。

1装配式建筑的结构优化设计要点

装配式建筑的结构设计中，为确保结构设计的可操作性与可行性，必须明确掌握装配式建筑的结构设计要点。装配式建筑结构优化设计指的是，在确保装配式建筑功能性、安全性的基础上，应尽可能地降低能源消耗，采取精细化、标准化、专业化的结构设计，通过多专业协作、多方案比较、精细化设计、标准化管理，实现土建成本、建筑功能以及结构安全的有机结合，实现装配式建筑的效益最大化。

装配式建筑的结构设计中，首先，要充分考虑装配式建筑的功能需求，深入分析装配式建筑的立面造型、户型、柱网布置以及分缝等方面的内容，提出可行性建议，将建筑的不规则度、高度以及复杂度控制在合理的范围之内。其次，初步设计阶段，必须综合考虑建筑的结构布置、结构体系、建筑材料、基础型式以及各项参数，对多种方案进行可行性、经济性分析，从中选出最优方案，实现对土建造价的有效控制。最后，施工图阶段，通过标准化配筋方法、精确的计算把控、科学的模型调整，并对施工图进行精细化内审、优化，实现对土建造价的进一步控制。

2 装配式建筑的结构优化设计分析

2.1 结构中设计优化技术的内容

对装配式建筑进行结构优化设计，需要对装配式建筑有足够的了解，首先了解三个定义：（1）装配式混凝土结构，是指由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，包括装配整体式混凝土结构、全装配混凝土结构等。在建筑工程中，简称装配式建筑；在结构工程中，简称装配式结构。（2）预制装配率，是指装配式建筑中，符合《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）适宜采用预制构件的部分，使用的预制构件混凝土体积所占适宜部分内全部构件混凝土体积的比例。预制装配率=预制构件混凝土体积÷全部构件混凝土体积。（3）预制构件，是指在工厂或现场预先制作的混凝土构件，如梁、板、墙、柱、阳台、楼梯、雨棚等。在装配式建筑进行结构设计过程中，主要优化的设计内容有：确保建筑功能，满足施工技术以及设计要求的前提下，还要对设计中可能出现的问题加强考虑。在科学合理的情况下，完善结构设计工作，通过充分发挥建筑材料本身的性能，以实现各个构件以及各个环节设计的相互配合，优化结构设计，达到建筑结构的优化。降低建筑工程成本，协调建筑的整体性，增强建筑結构经济性。结构设计优化使得建筑的设计方案、结构方案的选择更为科学化、合理化；在保证建筑结构的安全性能和抗震性能的前提下，优化建筑结构设计对有限的资源进行合理的利用，使建筑工程经济效益最大化，更便于施工、节省建筑施工预算，使优化后的建筑更安全、实用、经济、美观；提高建筑结构设计者的专业优化设计水平。

2.2 将结构方案的选择进行优化

设计装配式建筑的时候，其主要的前提条件就是结构方案的选择。结构设计中本身不存在“唯一解”，选择不同的结构体系可能对建筑物的安全性和经济性带来很大的影响。设计人员在对结构方案确定之前，要以具体的工程的实际情况为基础，通过各专业间相互充分沟通协调、多种结构设计方案进行深入的对比、建筑材料的使用效率以及施工工艺的成本等各个方面进行有效的融合、与建设方各层面的沟通协调，这样选定出来的方案才更专业、更完美、更优化、更具有全面性，达到建筑的经济效益与社会效益最优化，使工程建设得到顺利的开展。

2.3 控制预制构件部位及拆分

设计装配式建筑的过程中，应严格控制预制构件的部位及拆分。控制预制构件的部位应考虑选择在结构受力最小处设置连接节点，对预制构件进行结构设计在满足对持久设计状况、对地震设计状况、对制作、运输和堆放、安装等短暫设计状况下，应对预制构件进行承载力等结构设计验算，在均满足设计及规范要求的情况下进行优化。对预制构件进行正确、合理的拆分，对预制构件的尺寸要求少规格种类、多种组合即可以合理节省模具费用，简化预制构件的施工，又可以提高构件利用率，有效的节约资源，避免施工时的满堂脚手架和吊装设备的搭建，可节省建筑造价。对预制墙板进行科学的布局，要求在满足各专业要求的情况下，满足实用、经济、美观合理的技术要求，综合建筑对预制墙板的功能和性质进行科学合理的布局，从而有效的提高建筑的质量。

2.4 优化预制构件节点

装配式建筑的结构设计的重点是预制构件连接节点的选型和设计。连接技术是装配式混凝土结构中最为核心的技术类型，虽然这一应用技术是通过连接作用满足施工需求的，但是连接部件却具有一定的应用优势，不仅能够起到良好的衔接作用，使其内力得以传递，与此同时其刚度特性也能够充分体现。在我国以及外国针对钢筋连接技术做出了更加多元化的技术研究，先后也出现了各种各样的连接形式。由于区域位置及施工需求之间存在一定差异性，这就使得我国各个地区所应用的主体连接技术各不相同，通常情况下灌浆套筒连接技术的应用频率较高，其优势特征也更加趋于明显。连接节点的选型和设计应注重概念设计，并通过合理的连接节点与构造，保证构件的连续性和结构的整体稳定性，使整个结构具有必要的承载能力、刚性和延性，以及良好的抗风、抗震和抗偶然荷载的能力，并避免结构体系因偶然因素出现连续倒塌。概念设计在建筑结构设计中进行应用主要目的在于提高建筑物的抗震能力，应用在建筑物的抗震性设计当中，如果建筑物抗震性能差，在发生地震时则会造成重大的损失，因此，建筑结构设计中的抗震优化设计就显得尤为重要。然而发生地震的随意性