裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化路徑研究

匡輝軍

銘揚工程設(shè)計集團有限公司 浙江杭州 310000

如今工程建筑行業(yè)在社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的大前提下迅速崛起，其工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計及模式創(chuàng)新成為當前建筑行業(yè)發(fā)展的突破口。當前傳統(tǒng)的工程建筑結(jié)構(gòu)模式的粗放性特點使得企業(yè)成本資源配置利用不合理，工程施工過程中所帶來的環(huán)境污染和能源浪費等問題也使得工程建筑行業(yè)發(fā)展受阻。此外，人民生活水平的提升使得工程建筑產(chǎn)品質(zhì)量及工程建筑安全保障無法滿足人民的需求。因此，加強預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的應用進而實現(xiàn)工程建筑結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新完善對于助推建筑工業(yè)化具有重要價值[1]。

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑是在構(gòu)件預制廠將梁、板、柱、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件預先生產(chǎn)，統(tǒng)一轉(zhuǎn)運至施工現(xiàn)場經(jīng)焊接、螺栓、澆筑等施工將這些預制構(gòu)件連接在一起形成一個整體性的建筑。我國在20世紀50-80年代開始發(fā)展裝配式建筑，其所具備的各類優(yōu)勢促使其成為未來建筑行業(yè)的重要趨勢。當前，節(jié)能環(huán)保標準及人力資源成本的增加，推動了預制裝配式住宅在我國的推廣，裝配式建筑研究、應用不斷增加，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面已與初期存在較多差異。但由于裝配式建筑產(chǎn)業(yè)體系不夠完善，其應用受到一定阻礙，各地設(shè)計人員的裝配式建筑設(shè)計經(jīng)驗欠缺，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與生產(chǎn)廠家未能有效對接等問題，阻礙了裝配式建筑的應用。因此，設(shè)計人員必須充分掌握裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，并加強各方溝通，結(jié)合我國經(jīng)濟、社會發(fā)展需求形成能夠適應當前狀況的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標準及經(jīng)驗，為我國裝配式建筑推廣應用奠定良好基礎(chǔ)。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化路徑

2.1 管控整個設(shè)計流程

傳統(tǒng)民用建筑是以功能需求為導向來設(shè)計的，特別是在民用生活空間，要爭取實現(xiàn)基本功能和空間環(huán)境的最優(yōu)化。裝配式建筑不僅需要適用性和功能性，還需要注意設(shè)計的生產(chǎn)和裝配施工過程。由于結(jié)構(gòu)組件預制廠家的生產(chǎn)、運輸和施工安裝要求，裝配式建筑必須將結(jié)構(gòu)設(shè)計擴展到整個過程。在設(shè)計的初期階段，就應考慮結(jié)構(gòu)組件有較統(tǒng)一的模數(shù)、拆分設(shè)計和合理的受力、傳力結(jié)構(gòu)設(shè)計體系。當前裝配式建筑施工成本高，原因也是由于各個方面，但主要原因還是因為參與項目設(shè)計單位、預制廠家、施工單位缺少溝通和技術(shù)交流，管理不到位，導致設(shè)計、施工、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞，也導致了分體系統(tǒng)的組件和設(shè)計的節(jié)點結(jié)構(gòu)增加了大量難度，使結(jié)構(gòu)組件不能標準簡單化而變得更加復雜化，從而增加成本、降低建筑舒適性。在設(shè)計上，要有詳細施工圖紙及施工深化圖紙，設(shè)計單位、預制廠家、施工單位保持密切溝通、配合工作，以此來確保參與整個項目的單位能夠順暢溝通，協(xié)調(diào)問題能夠及時、合理地解決[2]。

2.2 構(gòu)件拆分設(shè)計

預制構(gòu)件設(shè)計期間要參考生產(chǎn)單位生產(chǎn)工藝水平，確立最為合理的尺寸，最大限度減少建筑結(jié)構(gòu)間的誤差，努力避免因尺寸問題而造成的質(zhì)量問題。同時，設(shè)計人員還要關(guān)注施工單位吊裝工作水平，合理選擇吊運方式、位置等細節(jié)。部分單位將構(gòu)建進行拆分主要是為了降低工程建設(shè)成本和優(yōu)化施工流程，利于對各個現(xiàn)場施工節(jié)點進行把控。另外，還要關(guān)注裝配式建筑結(jié)構(gòu)的安全性，確保建筑施工過程中具備良好的可靠性、安全性。而且，設(shè)計人員要考慮結(jié)構(gòu)安全性及構(gòu)件運輸、安裝等方面的問題，綜合多種環(huán)節(jié)的需求，不斷調(diào)整預制構(gòu)件拆分設(shè)計，才可以使設(shè)計更為合理。對于預制構(gòu)件的拆分需要以把握裝配式建筑主體結(jié)構(gòu)受力情況為前提，在掌握現(xiàn)澆與預制范圍時，明確構(gòu)件拆分位置，明確后澆區(qū)與預制構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)。結(jié)構(gòu)拆分時還要根據(jù)實際情況減少構(gòu)件類型，確保建筑結(jié)構(gòu)總體的合理性，必須掌握相鄰構(gòu)件拆分情況，合理選擇構(gòu)件接縫位置。例如：剪力墻結(jié)構(gòu)拆分裝配設(shè)計時，要盡量選擇T型剪力墻，避免拆解得較為分散；對于需要增加翼緣的剪力墻，要保證翼緣長度設(shè)計合理，減少邊緣構(gòu)件澆筑長度影響現(xiàn)場施工[3]。

2.3 根據(jù)實際情況選擇合理結(jié)構(gòu)體系

配裝式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應該考慮和分析每個施工環(huán)節(jié)中結(jié)構(gòu)預制組件在單獨及整個結(jié)構(gòu)體系傳力、受力情況，還須考慮結(jié)構(gòu)預制組件安裝前與安裝后在整個結(jié)構(gòu)體系傳力、受力變化情況，必要時應該增加支撐系統(tǒng)和框架的二道防線，應在每個施工階段都要有完整的結(jié)構(gòu)體系，才能保證施工時的結(jié)構(gòu)安全性，必須要滿足所設(shè)計建筑的抗側(cè)力和承載重力的要求，還須滿足變形允許值下及裝配組件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)部分的節(jié)點連接安全和合理性，這需要設(shè)計人員對房屋結(jié)構(gòu)的薄弱處環(huán)節(jié)進行優(yōu)化設(shè)計，以此來促進解決這些問題。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，承重墻這一部分也是需要優(yōu)化提升的，優(yōu)化提升后有利于讓建筑空間得到一個合理的布局與利用，還能夠大大提升這棟建筑的適用性和功能性。讓建筑的空間功能變得更加合理、更有價值、人性化，還可以提升建筑多方面設(shè)計的優(yōu)化性，方便實施優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑結(jié)構(gòu)作為一種新型的現(xiàn)代工程建筑結(jié)構(gòu)模式，是實現(xiàn)效率及質(zhì)量提升的必然要求。同時，設(shè)計人員對于工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量及成本具有一定積極影響，廣大設(shè)計人員需要進行積極的技術(shù)探索與技術(shù)創(chuàng)新，以便裝配式建筑更快更好標準化、工業(yè)化。