装配式建筑结构的设计优化

装配式建筑结构的设计优化

余震烨

佛山市岭南建筑设计咨询有限公司 528200

摘要：科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，装配式建筑具有施工方便、工程进度快、对周围环境影响小的显著优势，在住宅建筑中得到了广泛的应用。

关键词：装配式建筑；结构；设计优化

引言

装配式建筑设计环节技术含量和难度最大，设计环节若出现问题，后续的构件生产、施工环节很难解决，设计环节起着龙头先导的作用，决定着装配式项目的质量、成本和效率。

1装配式建筑的特点

在装配式建筑结构的施工全过程中，其内墙与外墙的梁、板、柱等有关施工构件都需要在建筑单位预制工厂内实施完成。因此，相比现场施工方式来说，整体效率更高。且装配式建筑结构无需为整体结构施工提供支撑，节约了钢板模具与木材模具的使用量。在施工工厂内提前完成建筑构件的压制与成膜等工作，也减少了混凝土、钢筋等材料的用量。因此，装配式建筑结构的显著优点是节约施工成本、能源损耗少。装配式建筑虽然具有施工周期短的优势，但也存在深化设计误差大、信息传递不到位等问题，将BIM应用于装配式建筑墙体细部构造设计中，可以克服这些缺点。传统的建筑施工由于施工工艺较多，且整体程序较为复杂，因此在执行施工行为时，极易对环境造成危害。无论是工程废水，或是废气，均会在不同程度上影响周边生态。而装配式建筑结构在现场施工中，只需要对建筑构件的节点进行规范化连接与安装即可完成。可以降低环境污染、减少施工过程中人员的损伤。

2装配式建筑结构的设计优化

2.1装配式建筑主体结构规划设计的优化项目分析

在规划设计过程层面，相关工程项目设计人员不但需要进行建筑主体结构自身的规划与设计，还必须掌握项目工程施工作业能力及工作效率，研究建筑工程施工过程中针对装配式建筑主体结构规划带来的制约。基于此，需要针对产品生产、物流配送及加工制造等任务实施行之有效的规定及设计，保证所有技术步骤的顺畅连接，特别是需要搞好相关构件规划设计及部件拆装等技术环节，确保建筑物结构规划设计的科学性，与此同时也能够增进工艺流程的精简及工作效率的提高，从而不但减少资金投入，还可以提高建筑物的使用年限；在校核模式层面，相关工程技术人员需要全方位考量建筑物主体构造的特点，随后使用科学的校核模式。比如，需要科学校核大尺寸构件使用量、安装区域及固定方式等供电与配电网络安装阶段，必须在确保线缆安装方法适当之后，把注意事项集中在线缆防护任务之上，相关工程技术人员为了确保线缆能够获得更长的使用年限，需要大力进行明面安装线缆相关防护方案，由于线缆使用明面安装的方模式出现于建筑物内部，遭到外界损伤的几率大幅高于墙内安装线缆，所以在供电网络采用明面安装方案时，必须使用穿过金属材质保护套或采用闭式金属材质线槽进行保护，与此同时需要针对相关线槽实施防火保护方案。除此以外，必须确保线槽封闭性能符合相关法律法规，在相关线墙内安装期间必须明确线缆防火等级，与此同时了解建筑物各项功能技术要求，保证相关方案全部应用的线路其安装位置都符合建筑物内总体电气设备技术方案的要求。

2.2以BIM技术深化结构设计

以某工程为例：为了进一步提升工程设计有效性，工作人员利用BIM技术进行装配式结构工程设计深化。首先，根据住宅小区装配式结构工程概况的参数数值，明确建筑装配式结构工程设计的整体流程。传统设计中预制装配件类型繁多，设计人员调整了设计思路，利用BIM技术对装配式结构进行拆分处理，通过拆分与组合等不同的操作，有效减少了设计过程中涉及到的装配式预制件类型，提高了设计效率。之后，工作人员通过构建装配式构件库、搭建BIM的装配式结构模型。之后根据非砌筑非承重围护墙墙面面积、非承重围护墙墙面总面积等参数分析装配式结构的受力性能与分析抗震性能等不同的方法，完成本次工程设计。

2.3连接设计

在实际的连接设计环节，一方面，要注重接头质量的控制。另一方面，则需要对钢筋接头的混凝土灌注厚度进行有效控制。例如，在预制剪力墙方面，该厚度应该控制在不小于15mm的范围。套筒间的净距离尺寸，应该以不小于25mm为宜。钢筋接头位置的保护层厚度应该控制在不小于20mm的范围。再如，在预制梁端面位置，要求设计相应的键槽（以粗糙面为准），此时，应该注重对其规格、数量的精准控制。对于后浇混凝土、预制剪力墙结合部位的，应该注意对不同面的区分。严格按照侧面设置键槽、底面与顶面设置粗糙面的方案进行细致设计。按照常规的施工经验值与设计值情况看，需要将结合面中的粗糙面面积，控制在总面积的80%以上。另外，由于粗糙面中要按照凹凸形状进行设置。因而，在预制板、预制梁端、预制墙端，应该结合实际施工需求，将三者粗糙面中的凹凸深度设计值分别控制在不小于4mm、6mm、6mm。

2.4艺平衡——基于装配式的一体化设计思维

当下推行的装配式建筑所提出的“一体化建造”其实是一种针对传统、粗放的建造方式提出的基于工业化建造方式的方法论，是从设计、生产、施工、运营全过程的系统工程理论，包含了过程的一体化和专业的一体化。那么从设计过程来讲，一体化设计其实也可以称之为集成设计，把建筑、结构、设备、装修、经济等相关工程专业技术协同。从中国传统建筑建构方法上总结出结构理性主义思维，认为好的设计一定是基于现有的技术特征而选择相适宜的艺术表达形式。工业革命以来，技术的发展成为影响设计方法的最重要的因素。钢结构的诞生让建筑物更高更大成为可能，埃菲尔铁塔展现了独特的结构魅力引起了轰动；混凝土的出现带来了现代主义建筑的革命性思潮，塑性材料的特征表达让朗香教堂成为经典。目前工业革命4.0时代的到来，人工智能和信息技术又成为建筑技术的重要新生力量，真正将技术和艺术的平衡关系掌握，要认知以下三类辩证关系。

2.5预制梁柱的拆分与设计

预制柱设计时，应尽量采用大直径钢筋，减少钢筋根数的配筋方式。此方式可减少钢筋连接根数，且方便现场安装和施工。柱的钢筋连接方式一般建议采用套筒灌浆连接方式，预制柱底部应设置键槽且建议同时设置粗糙面，柱顶部应设置粗糙面。预制梁设计时，应先明确连接节点，主梁与次梁的连接节点有主梁处预留后浇槽口、次梁端设后浇段底部主筋搭接的连接方式、主次梁搁置式连接等连接方式，一般建议优先采用主梁处预留后浇槽口的连接方式。预制梁的顶面设置粗糙面，梁端面应设置键槽且建议同时设置粗糙面。节点设计时，特别注意各方向梁钢筋的避让，包括梁与梁的钢筋避让，梁与柱的钢筋避让等，防止后期安装出现问题。

结语

装配式建筑结构设计是在传统建筑设计理念的基础上，采用模块化的设计思想，使建筑过程犹如模块“拼接”，这不仅有效降低了建筑成本，同时也缩短了建筑周期，使建筑工作能够批量展开。随着绿色环保理念的逐步渗透，依托其安全性高、实用性强等特点，装配式建筑代表了未来建筑发展的趋势，为人们提供个性化的生活和工作环境。

参考文献

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