裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略探討

張 暉

華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 廣西 南寧 530011

引言 隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，建筑工程正在向著高層化、輕型化的方向發(fā)展，裝配式建筑順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也滿足綠色建筑的要求，符合新時(shí)期建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展的要求。近年來(lái)，裝配式建筑逐年增多。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是建筑工程建設(shè)重點(diǎn)，優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)保證施工質(zhì)量，縮短工期，降低成本等方面皆有非常重要的意義?；诖?，開展裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略探討就顯得尤為必要。

1、裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，符合環(huán)保要求。裝配式建筑在設(shè)計(jì)、施工過程中可以根據(jù)需求合理選擇綠色、環(huán)保的新型建筑材料，施工中形成的廢棄材料較少，對(duì)周圍環(huán)境造成的影響較小[1]。

第二，用工人數(shù)較少，施工效率較高。裝配式建筑多為工廠預(yù)制構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，再進(jìn)行吊裝，從而減少了施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)人數(shù)的要求，同時(shí)也減輕了施工人員的工作量，提升了施工效率。

第三，工期較短。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑施工可以拆分并行施工，大大提升了施工進(jìn)度，有效縮短了施工工期。

2、裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

可行性、實(shí)用性是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮裝配式建筑的使用功能、安全性、抗震性能是否符合要求；應(yīng)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮裝配式建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)越性；應(yīng)綜合考慮能源消耗，環(huán)境保護(hù)等因素；應(yīng)將裝配式建筑的結(jié)構(gòu)高度、結(jié)構(gòu)不規(guī)則項(xiàng)、復(fù)雜程度等指標(biāo)控制在允許范圍內(nèi)。

初步設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮裝配式建筑的材料、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置等因素。制定若干種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性、抗震性能等方面進(jìn)行綜合比較，選出最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析及構(gòu)件設(shè)計(jì)。

3、裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

3.1 設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化策略

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，既要充分考慮建筑使用功能、結(jié)構(gòu)安全性及抗震性能的要求，同時(shí)還要重視預(yù)制構(gòu)件制作及現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。簡(jiǎn)而言之，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮整個(gè)建設(shè)過程，因此，需要做好構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)件拆分、構(gòu)件吊裝等多方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、構(gòu)件吊裝等流程可以緊密相連，形成一套完整的工藝流程[2]。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮設(shè)計(jì)方案的可行性和實(shí)用性，精細(xì)化設(shè)計(jì)各個(gè)構(gòu)件，降低構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸及吊裝的難度和成本。

3.2 結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化策略

結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化的關(guān)鍵在于，結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)盡量選擇規(guī)則、簡(jiǎn)單，傳力明確的結(jié)構(gòu)體系，以滿足裝配式建筑對(duì)經(jīng)濟(jì)性及功能性的要求。設(shè)計(jì)時(shí)可盡量減少樓板、外墻的構(gòu)件種類，提高施工效率。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還可以與裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，戶型設(shè)計(jì)時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整開間、進(jìn)深、樓梯尺寸、通道尺寸，使其符合預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件模數(shù)。

3.3 預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

對(duì)于裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵點(diǎn)與難點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施對(duì)裝配式建筑的使用性能、外觀及抗震性能均有較大影響；節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施中需要采用錨板、鋼筋、連接件等，對(duì)造價(jià)有較大影響。應(yīng)在確保建筑使用性能與抗震性能的前提下，綜合考慮造價(jià)、性能與施工，合理設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)[3]。

3.4 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合規(guī)范要求。裝配式框架結(jié)構(gòu)中，框架梁、框架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。

（2）應(yīng)按平面設(shè)計(jì)原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。裝配式框架結(jié)構(gòu)的框架梁、框架柱中心線宜重合，如梁柱中心線無(wú)法重合，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮偏心影響；豎向構(gòu)件也宜上下對(duì)齊，盡量避免偏心。

（3）重視預(yù)埋件設(shè)計(jì)。預(yù)埋件是裝配式框架結(jié)構(gòu)體系的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，預(yù)埋件應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)可靠連接，有效承擔(dān)、傳遞結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

3.5 剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)承重墻板。承重墻板是裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件。應(yīng)將承重墻搭建在兩側(cè)山墻上；并借助結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行整體內(nèi)力分析與構(gòu)件設(shè)計(jì)，確保承重墻板能夠有效地承擔(dān)豎向荷載和水平荷載；

（2）重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。確保裝配式建筑擁有良好的整體性，確保節(jié)點(diǎn)處能夠有效傳遞內(nèi)力，節(jié)點(diǎn)連接處應(yīng)穩(wěn)定，可靠，滿足長(zhǎng)期使用要求。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)吊裝、運(yùn)輸、安裝的影響。對(duì)于裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系，如果采用分塊設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、承重墻板拼接位置等是否符合設(shè)計(jì)假定[4]。豎向接縫應(yīng)盡量避開剪力墻邊緣構(gòu)件處。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算裝配式建筑結(jié)構(gòu)在施工工況下，是否滿足承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)的要求。

4.總結(jié)與建議

綜上所述，本文探討了裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略。和傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑相比，裝配式建筑在施工效率、綠色環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的主要方向。為促進(jìn)我國(guó)裝配式建筑的持續(xù)健康發(fā)展，必須切實(shí)做好裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，優(yōu)化策略主要有：

（1）推進(jìn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，完善裝配式建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)圖集，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。

（2）裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿設(shè)計(jì)-建造-試運(yùn)行-投產(chǎn)使用全周期，應(yīng)注重上下流產(chǎn)業(yè)鏈的有效溝通，應(yīng)注重各專業(yè)的有效溝通

（3）重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，兼顧構(gòu)件生產(chǎn)、施工及性能要求。