裝配式混凝土建筑智能化結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究

鮮 波

（重慶市萬(wàn)州區(qū)奧克水泥制品有限公司，重慶 404000）

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)中的重要種類，是一種通過(guò)預(yù)制構(gòu)件作為主要受力構(gòu)件而裝配連接的混凝土結(jié)構(gòu)。裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作尤為關(guān)鍵，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能夠保證工程有序開(kāi)展，也能夠避免后續(xù)使用中出現(xiàn)安全隱患[1]。智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有效保證裝配式混凝土結(jié)構(gòu)合理性，提升整體工程設(shè)計(jì)水平?；诖耍訌?qiáng)對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)智能化結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究具有重要意義。

1 裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體性不足

現(xiàn)階段的裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在設(shè)計(jì)方案整體性不足、無(wú)法對(duì)工程項(xiàng)目做出全方位分析等問(wèn)題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案施工中暴露出不統(tǒng)一、整體性不足等問(wèn)題，無(wú)法形成有機(jī)的結(jié)構(gòu)整體。整體性不足問(wèn)題體現(xiàn)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各單元中，也體現(xiàn)在建筑和周邊環(huán)節(jié)無(wú)法融為一體，彼此間存在不協(xié)調(diào)的情況，導(dǎo)致較多矛盾發(fā)生，無(wú)法對(duì)相關(guān)資源加以利用，還可能帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題[2]。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)

一般情況下，裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往要求較高，尤其是一些細(xì)節(jié)可能成為影響整體設(shè)計(jì)方案質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)前，裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在細(xì)節(jié)問(wèn)題，對(duì)工程項(xiàng)目造成威脅。大規(guī)模的工程項(xiàng)目如果結(jié)構(gòu)預(yù)埋件不能全面考慮，可能對(duì)工程項(xiàng)目產(chǎn)生威脅，后續(xù)工程項(xiàng)目實(shí)施中也可能帶來(lái)一系列問(wèn)題。此外，相關(guān)系統(tǒng)安裝施工方面也存在沖突問(wèn)題，對(duì)后續(xù)工程有效使用造成嚴(yán)重影響。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算不精確

裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及大量需要計(jì)算的事項(xiàng)，計(jì)算不準(zhǔn)確是當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的重要問(wèn)題。尤其是在力學(xué)荷載計(jì)算方面，對(duì)計(jì)算結(jié)果精準(zhǔn)度提出較高要求，數(shù)據(jù)是否精準(zhǔn)關(guān)系到后續(xù)整體建筑結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，如果計(jì)算數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差，無(wú)法為后續(xù)施工提供正確依據(jù)，對(duì)項(xiàng)目施工產(chǎn)生干擾[3]。計(jì)算不準(zhǔn)確的原因是多方面的，包括計(jì)算軟件落后、設(shè)計(jì)人員自身因素等。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員無(wú)法全部把握項(xiàng)目每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則可能導(dǎo)致計(jì)算出現(xiàn)偏差。如果計(jì)算軟件落后，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，不利于保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。

1.4 設(shè)計(jì)方案整體質(zhì)量差

裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作需要以設(shè)計(jì)方案體現(xiàn)，并落實(shí)到實(shí)際施工中。設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)槭┕ぬ峁┯行е笇?dǎo)，為了發(fā)揮設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)效果，必須全面優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)方案質(zhì)量。目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案還存在一些問(wèn)題，設(shè)計(jì)方案較為繁雜，如專業(yè)標(biāo)識(shí)運(yùn)用不規(guī)范，導(dǎo)致施工中相關(guān)人員理解錯(cuò)誤，給工程施工帶來(lái)錯(cuò)誤的指導(dǎo)，不僅大幅度降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)價(jià)值，同時(shí)還可能帶來(lái)嚴(yán)重的質(zhì)量與安全風(fēng)險(xiǎn)，必須引起足夠重視。

2 裝配式混凝土建筑智能化結(jié)構(gòu)概述

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造后，建筑結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)、性能等難以得到有效管控，導(dǎo)致傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)維護(hù)難度較大。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多現(xiàn)代材料出現(xiàn)，人們進(jìn)入信息化時(shí)代，信息材料生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造一體化。當(dāng)前，土木工程設(shè)計(jì)與施工當(dāng)中，應(yīng)用信息材料能夠延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的整體壽命，同時(shí)在建筑全壽命周期內(nèi)便于管理和維護(hù)。借助于這些元器件材料，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)中物理元素信息進(jìn)行有效采集，利用計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、反饋。通過(guò)這種方式，建筑結(jié)構(gòu)功能更全面，不局限于承受來(lái)自筑物各部分的荷載，同時(shí)具有了自我感知與分析的能力，實(shí)現(xiàn)了自我控制[4]。

傳統(tǒng)建筑檢測(cè)維護(hù)工作開(kāi)展中，通常采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具體方式是采用超聲波檢測(cè)技術(shù)。利用超聲波在建筑材料中傳播中遇到不連續(xù)情況，得到反射波，之后通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，對(duì)檢測(cè)物幾何特征、缺陷等進(jìn)行判斷。如果建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不再適用，外界干擾因素較多，也對(duì)檢測(cè)效率產(chǎn)生影響。裝配式混凝土建筑智能化結(jié)構(gòu)具備了自我檢測(cè)、感應(yīng)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制，為后續(xù)管理和維護(hù)工作帶來(lái)便利。

3 裝配式混凝土建筑智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

3.1 進(jìn)一步明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

為了保證裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，落實(shí)建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，必須明確每一個(gè)基本設(shè)計(jì)流程中的原則，全方位優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，彌補(bǔ)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足[5]。當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)裝配式混凝土建筑適用性進(jìn)行重點(diǎn)考慮，確保相應(yīng)結(jié)構(gòu)布置合理，能夠與后續(xù)建筑物運(yùn)行過(guò)程相匹配，進(jìn)一步提升裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)價(jià)值。建筑結(jié)構(gòu)安全性、耐久性始終作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首要堅(jiān)持原則，避免后續(xù)施工中存在種種安全隱患問(wèn)題，保證建筑物整體使用性能，提高后期應(yīng)用效果。

3.2 確保建筑結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)性

結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性作為裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)，保證整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性，能夠增強(qiáng)后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)用性，避免結(jié)構(gòu)自身存在矛盾而發(fā)生沖突。尤其是在建筑后續(xù)施工中，給排水系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、采光系統(tǒng)等都應(yīng)保證相互協(xié)調(diào)，通過(guò)相應(yīng)的協(xié)調(diào)處理，確保裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)后期使用效果。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員更需要全面綜合考慮這些因素，保證整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案質(zhì)量，還可以對(duì)后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)起到良好的輔助作用，尤其是避免出現(xiàn)任何不合理問(wèn)題，全面優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.3 做好對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的把控

為了全面落實(shí)裝配式混凝土建筑智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，保證其具有更良好的應(yīng)用效果，必須嚴(yán)格把控工程項(xiàng)目每一個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題，保證各類細(xì)節(jié)都科學(xué)合理，且彼此之間相互協(xié)調(diào)，避免后期工作開(kāi)展出現(xiàn)較大疏漏。對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理的過(guò)程中，不僅需要保證各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)有較好預(yù)見(jiàn)性、協(xié)調(diào)性，同時(shí)確保各環(huán)節(jié)能夠相互連接，各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都必須具有規(guī)范性，滿足國(guó)家相關(guān)部門的要求[6]。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，必須持續(xù)提升自我專業(yè)素養(yǎng)，做好細(xì)節(jié)處理，滿足裝配式建筑行業(yè)要求。

3.4 裝配式混凝土智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用

裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，智能化結(jié)構(gòu)就是在建筑本身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，融入傳感器、執(zhí)行器以及控制器等智能電子元件系統(tǒng)，建筑結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)智能化元件對(duì)周邊環(huán)境變化進(jìn)行及時(shí)反應(yīng)，在保證建筑結(jié)構(gòu)適用性、安全性基礎(chǔ)上，最大限度降低建筑結(jié)構(gòu)能耗，符合綠色建筑理念[7]。

針對(duì)地震、臺(tái)風(fēng)等劇烈荷載作用，智能化建筑結(jié)構(gòu)可以做出自我調(diào)節(jié)，保證裝配式混凝土結(jié)構(gòu)處在相對(duì)安全狀態(tài)下。如果建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷，還可以做出立即響應(yīng)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，引導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)受破壞位置的人員能夠得到提醒，并及時(shí)進(jìn)行疏散，為群眾設(shè)計(jì)合理的緊急疏散路線，降低災(zāi)害對(duì)人員造成的危害。

3.5 裝配式混凝土建筑智能化結(jié)構(gòu)施工

信息化時(shí)代背景下，裝配式建筑施工利用智能化虛擬模型，通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬裝配式建筑施工方式。BIM技術(shù)具有可視化特點(diǎn)，保證各項(xiàng)施工精準(zhǔn)性，借助BIM對(duì)裝配式建筑各生產(chǎn)要素進(jìn)行加工，建立5D模型，保證各裝配式組件協(xié)調(diào)性，還能進(jìn)行成本估算，對(duì)施工過(guò)程實(shí)施動(dòng)態(tài)化模擬，為工程施工各環(huán)節(jié)提供形象的支持[8]。通過(guò)這種方式，大幅度提升了決策效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，保證項(xiàng)目管理整體效率的提升。

在裝配式建筑構(gòu)件加工中，可以將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模塊、空間信息模塊植入其中，有助于施工中及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。特別是針對(duì)形態(tài)各異裝配式建筑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較大，場(chǎng)地直接組裝難度相對(duì)較大，利用RFID技術(shù)，每個(gè)預(yù)制構(gòu)件設(shè)定標(biāo)簽，提升組裝施工精準(zhǔn)度[9]。同時(shí)，施工中可以搭建虛擬智能信息化模型，每一個(gè)構(gòu)件信息都能實(shí)時(shí)傳輸?shù)教幚砥鳟?dāng)中，便于對(duì)構(gòu)件信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌握。

在安裝過(guò)程中，構(gòu)件不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，也能夠進(jìn)行識(shí)別，并將相關(guān)信息反饋到控制器中。在施工中裝配式混凝土建筑智能化無(wú)法離開(kāi)信息化技術(shù)的支持，智能化結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步提升裝配式建筑安裝質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可知，裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑業(yè)發(fā)展中常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式，為了發(fā)揮裝配式建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)人員要求更高，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，把控細(xì)節(jié)，減小疏漏，控制隱患。智能化結(jié)構(gòu)為裝配式混凝土建筑提出了新的可能性，利用信息化技術(shù)，賦予裝配式混凝土建筑自我感應(yīng)、自我控制的能力，同時(shí)也能為裝配式構(gòu)件安裝提供幫助，保證裝配式建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮。隨著智能技術(shù)、智能材料的發(fā)展，裝配式混凝土建筑智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用前景會(huì)更廣闊。