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装配式建筑结构设计优化路径研究刘智星

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘智星张琳

[导读] 摘要：装配式建筑结构生产是当前我国建筑行业中经常采用的技术类型，其有益于优化项目建设质量，降低危险事故发生的风险，减少施工成本，助推于我国建筑行业朝着信息化方向发展。

        天津市房屋鉴定建筑设计院天津市 300380
        摘要：装配式建筑结构生产是当前我国建筑行业中经常采用的技术类型，其有益于优化项目建设质量，降低危险事故发生的风险，减少施工成本，助推于我国建筑行业朝着信息化方向发展。但由于这一施工技术的使用尚未完全普及，在现实应用中也存在一些问题，本文对装配式建筑结构设计优化路径进行了阐述和分析，仅供参考。
        关键词：装配式建筑结构；结构设计；关键点；
        1.装配式建筑结构
        随着我国建筑行业的发展，我国的装配式结构件制作往流程精细化、设计模数化发展，装配式构件的生产效率得到了明显的提升，装配式结构件的制作成本降低，同时装配式结构更加符合绿色环保标准，降低了工地施工中浇筑工作对环境的污染程度，并且在一定程度上减少了建筑材料的使用，符合节能要求。下面将对装配结构中常用的四种装配模式进行简述。
        1.1砌块建筑
        这种建筑使用预制块状材料砌成墙体，适用于三至五层的建筑物，对于高层砌块而言，砌块内还会留有钢筋孔道，加强砌块建筑的物理强度，砌块包含大中小三类，方便施工人员选择，并且具有易搬运的特点，节约了施工时间。砌块分为实心与空心两类，根据建筑要求的不同可灵活使用，降低了施工难度，同时由于砌块为预制构件，减少了砌块养护的工作量。
        1.2升板和升层建筑
        这种建筑的结构体系是由板与柱联合承重，在底层混凝土地面上重复浇筑各层楼板和屋面板，竖立预制钢筋混凝土柱子，以柱为导杆，提升楼板和屋面板至设计高度，然后加以固定。至于内外墙体，可现浇钢筋混凝土，也可砌筑砖墙，还能安装其它轻质幕墙等。它将大量现浇过程挪到地面进行，减少了高空作业和垂直运输，节约了模板和脚手架工程，并减少了施工现场面积，非常适合施工现场受限的建筑，多用作商场、仓库、工厂和多层车库等。
        1.3盒式建筑
        这种建筑是从板材建筑的基础上发展而来的一种新型的装配模式，通过墙体组装完成盒式建筑的整体外部结构，同时还能够对盒式建筑的内部进行设备、装修施工工作，之后将预制好的盒式建筑吊装到施工现场，由施工人员对盒式建筑进行管线铺设，即可将盒式建筑投入使用。
        1.4骨架板材建筑
        这种建筑由预制的骨架和板材组成，承重结构一般有两种形式，一种是由柱、梁组成承重框架，再搁置楼板和非承重的内外墙板的框架结构体系；另一种是柱子和楼板组成承重的板柱结构体系，内外墙板则是非承重构件。骨架板材建筑内部分隔灵活，适用于多层和高层的建筑。
        2装配式建筑结构设计的优化路径
        2.1优化内容
        装配式建筑结构设计要对多项内容进行优化和完善，包括设计流程、计算方式、设计体系、技术体系、预制构件等等。在设计流程方面，技术人员不仅要做好结构本身的设计和规划，还要了解工程生产水平和生产效率，分析工程生产作业对装配式建筑结构设计造成的影响。也就是说，要对生产、运输、装配等工作进行有效的规范和设计，确保各个环节的顺利衔接，尤其要做好构建设计、拆分设计等工作，保障建筑设计的合理性，同时也可以促进生产工序的简化、装配效率的提升，进而不仅降低投入成本，还能提升建筑的使用寿命；在计算方式方面，设计人员应该充分考虑结构特征，然后采用合理的计算方式。例如，要合理计算大型构件数量、位置、连接等参数。

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如前文所述，可以采用BIM技术进行管理和计算，建立真实的建筑模型，利用软件计算模型中的各个参数，并进行模拟分析；在设计体系优化方面，设计人员要充分了解装配式建筑结构的特点和优势，着重优化结构标准设计体系，了解居民对建筑的需求，增加结构设计种类，并不断完善走廊式组合、单元式组合等构件的功能，使其可以更好的发挥作用；在技术体系优化方面，设计人员不仅要了解工程要求，还要结合实际施工情况，选择最合理的结构体系。例如，在实际施工的过程中，设计人员可以根据剪力墙预制形式的差异性选择不同的剪力墙形式，可以采用单一预制叠加剪力墙，也可以采用双预制叠合剪力墙；在预制构件优化方面，可以从构件拆分、构件节点两个方面进行优化。根据工程实际要求和相应的装配率，综合衡量预制组合梁、楼梯等构件，尽可能减少外脚手架的使用次数。可以采用钢筋套筒的方式，同时做好成本控制工作。
        此外，可以应用射频技术、网络技术进一步促进装配式建筑结构的优化和改进。近年来，这两种技术的应用十分广泛，已经逐渐成为装配式建筑结构设计优化过程中不可或缺的两种应用技术。利用这两种能够技术，可以实时监控检组构建的生产、存放、检测、安装等工作，检测流程、结构、信息数据等可以存储在计算机中，并利用网络技术进行信息资源的共享，从而为装配式建筑结构设计优化提供更多参考依据。
        2.2优化路径
        要实现设计优化，就要从多个方面入手：首先，保障设计资料完整可靠。设计人员要做好资料的收集和管理工作，根据相关的规范要求进行资料的审核和存储，明确外界因素、人文因素、技术因素、计算误差等条件对项目的影响，同时采取有效的预防措施，确保设计的合理可靠；其次，加强生产厂家管理工作。从目前的发展情况来看，要提升装配式建筑结构的设计质量，强化生产厂家管理力度十分重要。只有落实有效的管理工作，才能保障厂家严格按照规范要求进行设计和生产；最后，做好设计监管工作。企业管理部门要明确自身职能，采取有效的管理措施，建立完善的管理机制，确保设计人员有足够的能力和职业素养，进而保障装配式建筑结构设计的合理性。
        2.3优化设计
        引入先进设计理念，推动新技术的应用。装配式建筑结构设计，需要多方参与，相关信息传递繁杂且容易出现偏差，为保证各阶段、各环节、各参与方之间的信息可以顺利准确的互相传递，BIM技术的应用非常必要。同时，应用BIM技术可以建立装配式建筑构件库，通过参数化设置，可以适应多个装配式项目对于构件的型号、尺寸及材料等不同要求，提高构件的通用性，提升设计效率。构件库族文件可以清晰的反映构件详图，提供详细的构件生产图纸，对于构件的拆分、生产以及后期的运输和装配均能带来极大的便利。以BIM技术科学合理的划分预制构件，结合相关标准对预制构件进行分类和编码，建立标准化构件数据库，不仅能够提供给设计人员非常便捷的构件选择和组合，更重要的是能适用于各类型的装配式建筑。此外，BIM技术对于实现工业化、量化生产、降低设计错误，减少生产模数、提高模板利用率、提高施工效率、降低成本等方面均有着显著的优势。
        2.4加强专业人才培养
        目前我国装配式建筑结构设计专业人才、仍处于相对匮乏的状态，装配式建筑结构设计的发展离不开专业的人才，企业的竞争力提升也是以人才培养为基石，企业需着重培养和开发专业技术人才，形成人才梯度，以点带面，逐步提高企业竞争力，同时对于已完成工程和在建项目，企业要积极组织总结和学习，汲取经验，提高专业技术水平。
        3结语
        综上所述，随着装配式建筑的不断增多，人们对建筑质量的要求也在不断提高。为了满足人们对建筑的要求，设计人员要不断进行结构设计的优化和改进。通过对装配式建筑结构设计相关技术和人才的稳步开发，相信在未来，低成本、高效率、高质量的装配式建筑结构设计将会更好的满足人们对于高质量生活的追求。
        参考文献：
        [1]张新柳．装配式建筑造价成本过高原因探析[J]．智能城市，2019（4）：25-26.
        [2]宋敏，祖婧．基于BIM标准化对装配式建筑成本管理研究[J]．四川水泥，2018（5）：220-220.
        [3]廖华刚.装配式建筑结构设计的要点探究[J].建筑工程技术与设计，2020，（26）：692.