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摘要:随着经济的发展和环保意识的提高,装配式建筑受到建筑行业的普遍关注。装配式建筑对结构设计的要求高,掌握其结构设计要点,保障设计方案的科学性和合理性,为装配式建筑的高质量建设奠定基础。
关键词:装配式;建筑;结构设计
引言
建筑行业持续发展之下,装配式建筑已经成为主流形式,但国内在此方面起步较迟,依然处于发展初期阶段,无法兼顾建筑高度、功能等多方面要求,形成的设计方案存在一定的局限性。对此,需从具体问题入手,提出可行的结构设计方案,给装配式建筑的施工作业提供指导。
1装配式建筑的基本原理
相对来说,现浇建筑、装配式建筑两种基本原理是没有明显差异的,部分建筑物一般会选用安全可靠程度比较高的连接方式来组合,还会辅一些特殊装配方法,处于对抗震性的考虑,需要对建筑物节点设计加以重视,这就需要对实际情况多加了解,设计上结合掌握到的情况来进行。装配式建筑结构是有利的存在,一来能够明显促进施工效率,二来能够在设计和施工间达成统一。倘若能够在施工阶段,做好部件的设计、预制工作,施工间所需要用到的时间、精力就会相对充足,也能够为施工效率形成促进作用。之后再依托组装结构来施工,一方面能促进建设效率,另一方面能促进施工环节间的协调程度。
2装配式建筑结构的设计基本要求
2.1重视结构设计的要求
装配式结构的设计,应结合概念设计并运用到结构模型的建立,还应特别注重预制构件的连接设计。装配式建筑设计基本要求如下:(1)采用有效措施保证结构的整体性;(2)采用高强度混凝土和高强度钢筋;(3)构件的节点连接受力应明确,满足承载力、延性和耐久性要求;(4)通过节点构造确保结构整体计算模型与现实一致。
2.2设计流程要点
装配式建筑设计需要对设计环节进行深化,具体设计过程中,不仅要关注原有建筑结构设计内容,还要关注各类新增的设计需求。在装配式建筑方案设计期间,设计人员要对工程规模、成本等充分掌握,根据相应标准、要求选择有效的建筑结构类型,对柱体、剪力墙等关键区域的连接方式、位置进行控制,确保相关尺寸满足预制构件设计标准。实际设计过程中,设计人员要与施工单位、生产单位进行及时、有效的沟通,确定相关设计工作的施工方案及细节,为后续建筑结构设计提供合适的建议。针对施工图设计工作,设计人员要充分了解装配式建筑构件生产技术要求,根据建筑结构的受力情况选择预制构件类型,协调管线预埋设计工作。在进行结构设计深化时,要积极与生产单位进行联系,共同确定构件加工图纸,必要情况下可以进行构件建模,并设置合理的吊运区域、配件。
2.3建立建筑标准结构设计体系
建立标准建筑设计系统对建筑非常重要。装配式建筑与传统建筑最大的区别就在于装配式建筑需要先建立起属于自己完整的标准设计体系。结构优化与建筑标准化设计体系密切相关。该系统由标准化的模块住宅建筑模块和标准化的运输核心模块组成,可以有效减少外墙组件和地板构件,提高建筑的质量与效率。住宅建筑的功能性和经济性也能够有所保障。在住宅建筑这一方面,一些客厅和房间等空间需要进行大力调整,使功能尺寸更加合理,也更符合现代建筑的理念,从而满足了不同的户主提供不同的设计要求。
3装配式建筑结构具体设计
3.1装配式构件及连接设计
预制构件应进行承载力、变形、裂缝验算,还应进行地震工况下的承载力计算,此外还要注意短暂设计工况(如翻转、起吊、运输、堆放/安装等)下的验算。因为各工况下构件的受力模式不同或是构件的混凝土强度未达到设计强度等原因,造成构件的最终截面和配筋不同。此外预制构件设计时应选择合理的连接部位(一般在受力较小的部位),划分合理的构件尺寸和形状等。
预制构件设计在对整体结构进行设计过程中,要重点把握各预制构件之间的连接设计,保证各节点安全可靠,符合规范的各项要求,满足结构承载力设计及抗震设计的要求。防止由于节点的缺点而致使整个结构不合理及安全隐患等。如:叠合构件的叠合面粗糙度占比要求,叠合梁的对接连接要求,主次梁之间的连接构造,预制柱与预制梁之间的连接节点构造等要求
3.2预制构件构造设计
根据该工程设计要求,所有预制楼板都设置为叠合单向板,针对底板采取开洞处理。若洞宽<300mm,需调节好钢筋位置,应完全绕过洞口,不可对洞口产生切断作用;若洞宽为300~1000mm,由于此类洞的尺寸较大,需在洞边增设附加筋,数量为洞口每侧2根。部分楼层屋面与立面为收进式,此时需要在预制剪力墙顶部增设圈梁,使其与叠合楼形成整体结构。部分情况下预制剪力墙顶部较为特殊,未设置后浇圈梁,有必要为之增设水平后浇带,并向其中置入至少2根纵向筋,规格均为φ≥12mm。
3.3剪力墙结构设计
剪力墙是装配式建筑中主要承受风荷载、地震荷载的结构,具有防止结构剪切破坏的重要作用。剪力墙结构设计也是装配式建筑结构的设计要点,设计时需要把握以下几点:全面考虑空间与结构问题,对于装配式建筑而言,其剪力墙施工方式为对称样式;避免单方向的剪力墙设置,在地震概率较高的区域,需要根据装配式建筑的抗震性能确定剪力墙最有效的厚度;在设计纵墙时,应结合实际计算结果进行布置;注重剪力墙边缘构造设计,可在剪力墙边缘配置端柱,进而提高该部位的抗震能力,同时也要根据该部位实际受力情况加强端部与洞口两侧。
3.4每个结构节点设计
节点设计阶段,设计者需要考虑到连接节点结构的安全性、保障建筑结构的科学性与合理性,此外也需要保障现场计算与分析和实际工程情况相符。诸如现行的螺栓连接等链接方式都有着比较高的科学性、有效性,开发人员可以根据施工要求和情况灵活选用。客观来说,装配方法是能够结合起来使用的,因为在设计原则上,装配式建筑结构和普通的建筑设计间的差异并不大,结合使用将能促使施工效果更佳。
3.5重视构件的标准化
针对于装配式建筑的结构来说,想要提升混凝土部件在建筑项目中的使用成效,就需要重视部件的合理拆分。装配式建筑的设计应该注重“尽量减少规格,尽量增加组合”的行业标准。结构构件的尺寸应满足生产要求的模数化、标准化,并以此进行优化设计,大批量的模数化、规格化的部件便于生产,降低成本;根据预制构件的功能和安装部位确定合理误差允许值;还应满足制作、运输、堆放、安装及质量控制等要求。
结语
装配式建筑相较于传统建筑环保节能、建设周期短,具有很好的发展空间和前景,已经得到了越来越多的推广和应用。但装配式建筑设计、生产等环节仍存在一些问题,各个环节之间的配合程度较差,甚至影响建筑结构的科学性、合理性。因此,在针对装配式建筑结构进行设计时,要充分掌握设计流程,了解其布局、标准、技术等要点内容,确保设计出来的建筑结构满足装配式建筑结构的使用要求。
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