装配式建筑结构设计优化路径研究

苟小君

摘要：装配式建筑主要由建筑中的各种构件装配而成，先由制造工厂进行制造生产，再由施工单位进行现场装配，并现浇关键节点，通过这三个步骤就能够完成建筑施工，具有极高的施工效率。与传统的现场施工相比，其能够减少原材料的采购、配比、浇筑等环节，采用统一生产的建筑构件能够更加满足施工的质量标准和规范要求，从多种角度促进建筑行业的发展。对装配式建筑的发展与应用进行分析，相关人员能够更好地掌握装配式建筑技术，使我国的建筑行业能够得到更加长远的发展。

关键词：装配式建筑；结构设计；路径

1 装配式建筑的发展

在当前的建筑行业发展阶段中，我国已经大力开展对装配式建筑的倡导和推广工作，使装配式建筑能够投入广泛应用中，住宅小区、办公建筑、商业建筑、工业建筑等建筑的施工可以采用装配式建筑模式，使装配式建筑能够融入我国的建筑行业，与我国的建筑市场相融合，在推动装配式建筑在国内发展的同时，也推动装配式建筑技术的研究，实现装配式建筑在我国建筑市场中实用性和技术性方面的共同提高。

2 结构设计关键点

2.1 装配式结构的立体设计与平面设计

在进行装配式结构的设计过程中，设计人员应当根据现场的实际情况进行实地数据调查，使设计方案与现场施工相匹配，根据实地调查结果确定设计方案，设计师根据数据设计平面设计图纸与立体设计图纸。在设计初期设计师还应当根据设计成本，确定建设工程施工质量标准，确定施工规模，之后再对设计图纸进行前期的设计，设计图纸完成后再根据资金、施工现场等数据进行进一步的细化修改工作，满足业主要求。在进行设计过程中设计人员还可以运用BIM建模系统将所有数据进行输入整合，进行信息化装配结构的模型设计工作，从而帮助设计人员更好地进行平面、立体图纸的绘制。

2.2 叠合板与墙体设计

预制装配式结构设计是装配结构设计中的核心工作。在预制装配式结构设计的过程中，设计人员应当保证结构节点的稳定性与安全性，使预制装配式结构能够有效地连接各处区域，保障建筑的质量。这就要求相关设计人员对于预制结构设计进行科学论证，同时根据现场实际情况细化设计方案。设计师应当善于利用多种装配式施工技术，保障良好的施工效果，达到缩短工期节约物资的目的。在设计过程中受力构件是设计的重点内容，在叠合板进行设计的过程中，应当满足一定的设计要求，设计要求叠合板的厚度不得小于60mm，并且在采用150板时，应当采用PC层与RC层组合的形式进行设计，确保叠合板的质量。当叠合板跨度高于3m时，设计人员应当选用钢架混合叠合板，当跨度大于6m时，应当采用预应力钢筋混凝土预制板设计，增强叠合板的机械强度。从而更好地保障装配式结构设计的稳定性，提高建筑的整体机械强度。预制剪力墙在施工过程中由于结构件较多，导致预制构件之间出现了过多的缝隙，针对这一问题，相关设计人员在进行预制剪力墙设计时应当做好接缝的处理工作，同时保障施工的便易性，达到缩短工期的设计效果，在明确预制剪力墙的相关指标后，应当结合现场施工特点对预制剪力墙做出设计，设计要求中明确指出装配式结构在设计时应当保障承重构件竖向受力的问题，竖向受力要均匀，且受力程度要低，保证竖向承重构件上下对齐，并且没有转换。在一般的情况下护剪力墙结构应当进行优先的设计选择，便于预制结构件的现场安装，内部剪力墙设计由于施工安装较为困难，所以应当予以排除。在进行墙体底端加固作业时，应当对竖向受力构件进行水泥的浇筑工作。在设计过程中应当采用现浇施工技术对混凝土进行安装施工工作。通过合理的装配构建结构设计降低预制构件的制作成本，提高了装配式结构设计的水平，同时现浇结构设计还能够应用于电梯结构、楼板结构之中，设计师应当保障墙体结构达到抗剪力的要求下，适当采用少量的PC墙，确保预制力墙体的可靠性。叠合板与剪力墙是装配式结构设计中最重要的部分，在设计时应当根据现场情况进行有针对性的设计工作。

2.3 楼梯结构设计

在楼梯设计时应当按照混凝土构件设计规范进行设计，在装配式结构设计当中，设计人员一般选择预埋钢板及平台焊接的方式进行，增强楼体的稳定性，提高楼梯整体的抗压强度，在设计过程中设计人员应当对混凝土结构的细微差异与栏杆扶手等进行设计考虑，首先考虑到吊装过程中预制楼梯的吊装孔道，其次考量钢筋孔道与扶手、栏杆孔道，确保吊装过程不会对预制楼梯造成损害，确保楼梯安装过程的顺利进行。预制楼梯在设计过程中还应当考虑排水、防滑等问题，确保楼梯使用者的安全。在楼梯设计时，设计人员应当考虑到腿脚不便的老年人、儿童，楼体结构设计要符合人体工程学，达到省力的目的，提高楼梯设计质量。

3 装配式建筑设计技术的具体应用

3.1 对结构体系进行合理的选择

装配式建筑的结构一般由钢类材料组成，并会因建筑项目的不同而具有不同的使用途径。由于钢结构的抗震性能很强，通常都会被优先选作为建筑项目的结构内容，并在建筑过程中通过标准化的技术手段，保证构件的安全性与稳定性，从而能够大力节省人工成本的投入，避免建筑材料的不必要浪费。例如，在进行外墙设计时应采用反面砖夹层保温墙或者彩色混凝土材料，这样不仅能够保证外墙的美观性，还能够将保温效果提升，解决了门窗及渗水问题，能有效控制外墙的保温和装饰瓦片脱落情况，能够提升保温材料的使用寿命。

3.2 户型组合设计对装配式建筑设计的影响

户型组合设计对装配式建筑设计也具有重要的影响。目前的户型组合设计主要使用单元定型组合，通常采用固定的结构单元模块组合或分解成一两种的户型，将相对比较独立的单元户型进行组合，然后成为一个比较大的户型，将中间的储藏空间打通变成室内的一条公共道路，这样可以减少一个厨房的装修来增加室内卧室的数量，其承重墙体通常与分户墙的隔声、防火等功能一致。但是，它也有局限性，就是这些户型面积变化的灵活性比较小，可以将书房和客厅的隔墙拆开，把书房改成餐厅，可降低噪声，防震效果也提升了不少。

3.3 对专业设备的优化

在对装配式建筑进行设计的时候，对施工设备也有具体的要求。在实际施工过程中，设备、仪器、材料等必须符合实际的建筑施工需要。例如，在进行立面结构设计的时候，使用混凝土时对设备具有一定的要求，所以在实际施工中，要保证其规格和型号都能够符合建筑工程需要，结合装配式建筑的实际情况来选择。

3.4 拆分工作

在对装配式建筑设计要点设计进行设计或者分析的时候，相关人员要充分考虑装配式建筑的特点，可以将住宅的预制外墙进行适度划分，运用分隔缝进行层间划分。装配式建筑的外形设计常采用水平和垂直相结合的构图方式，在水平方向可以采用分隔缝做简单的划分，主要是分隔窗户及阳台灯，阳台应该在水平的直立面上突出；垂直构图上运用外凸的预制构件做一些有规律的垂直结构的重复等。对于一些细节的处理都要做到细心精确，才能够保证建筑设计的合理性。

4 结束语

综上，装配式建筑设计要充分利用装配式的优势，也要适当结合现浇等方式的优势，通过灵活的设计促进装配式建筑的发展和应用。同时，要不断总结设计的优缺点，使装配式建筑的应用和发展水平能够不断提高，在未来形成效率更高、成本更低的建筑模式。

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