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装配式建筑的结构设计与施工要点

发表时间：2021/6/10 来源：《城市建设》2021年5月作者：张珊、赵庆邦、康远欣

[导读] 目前，我国社会经济的快速发展为装配式建筑提供了良好的发展环境，装配式建筑逐渐扩大了应用范围，建筑类别随之增多，建筑行业也渐渐发生了变化。目前，装配式并不能对所有问题做到解决，随着城市的不断同质化，装配式需要与多样化设计的建筑进行长期磨合，为城市建设提供更加经济和环保以及更具美感的建筑成品。

山东省建筑科学研究有限公司、山东建科特种建筑工程技术中心有限公司张珊、赵庆邦、康远欣 250014

摘要：目前，我国社会经济的快速发展为装配式建筑提供了良好的发展环境，装配式建筑逐渐扩大了应用范围，建筑类别随之增多，建筑行业也渐渐发生了变化。目前，装配式并不能对所有问题做到解决，随着城市的不断同质化，装配式需要与多样化设计的建筑进行长期磨合，为城市建设提供更加经济和环保以及更具美感的建筑成品。本文对装配式建筑的结构设计与施工要点进行分析，以供参考。
关键词：装配式建筑；结构设计；施工要点
        引言
        现阶段，绝大多数建筑工程项目在实际施工过程中均会使用现浇建筑模式，这种模式不仅会造成各种资源的浪费，而且施工周期长，非常不利于实现贯彻落实“环保”“绿色”等理念。在此环境背景下，装配式建筑应运而生，目前已经成为建筑行业发展的主流趋势。装配式建筑既可以满足消费者对建筑物的安全、舒适性、实用性等需求，又可以降低对城市生态环境的破坏，从源头上杜绝建筑垃圾的产生。
        1装配式建筑的特点
        1.1施工装配化
        所谓的装配式建筑，其关键作用是在工程中大量生产标准化的预制构件，接着将构件直接运输至具体施工现场完成施工安装，对于脚手架以及湿作业而言，施工现场非常少，尤其可以节省砌筑以及抹灰等环节，实现了施工效率的大大提高，不仅可以将现场施工时间在一定程度上进行减少，实现施工工期的缩短，项目计划能够提前顺利完成，而且还可以使施工得到预测性的提高，准确掌握实际施工进度。在提高施工工艺水平时，可以利用模块化设计，选择使用最先进化的装配施工手段，不仅可以让施工质量以及效果得到保证，同时还可以使工程材料得到节约。因为构件的生产都是在工厂完成，不容易受到外界的影响，所以，对于施工安装而言，在冬季也能够正常完成，现场只要将搭积木形式的拼接工作安装完成就行，因此，施工现场在劳动力上能够实现大量节约。
        1.2功能集成化
        装配式建筑并非是将现浇简单的改变为预制，而是实现了集成性建筑系统。在构件的实际生产以及施工模式环节有效应用BIM技术是必不可少的，利用BIM技术所具备的协同一体化，使设计实现模块化，在实际设计中能够与业主之间进行适时交互，提供具有个性化的良好服务。装配式建筑所具备的集成产业链信息，为建筑的整体生命周期给予了基础数据的大力支持。在BIM模型中融入装配式建筑全产业链条所具备的数字信息，无论是前期的设计和采购环节，还是后期的生产、施工以及运维环节，使全过程全部实现了信息交互，为互联网的有效应用，工厂智能化以及工地智慧化的部署给予了基础数据的有利支持。使建筑产品实现智能化以及数字化的供给。
        2装配式建筑的结构设计与施工要点
        2.1图1是一种较为典型的装配式建筑
        该建筑采用了较为常见的斜顶设计，在降水较多的南方地区，为使雨水能够快速从建筑顶端流下，避免建筑物顶部积水，需要在结构设计中充分考虑斜顶的材料选择与关键结构设计的受力情况。与传统建筑形式相比，该装配式建筑采用了框架式的结构，不仅可以提高建筑物的空间利用率，且由于减少了混凝土的使用，装配式建筑的荷载明显降低，这也是绿色理念在装配式建筑结构设计中的体现。除此之外，框架式的主体结构为个性化的建筑设计提供了便利，图1所示建筑采用了不规则的结构设计理念，多元化的开窗设计不仅增加了室内空间的光照，且有助于装配式建筑保温功能的实现。

2.2多元化的建筑
综合考虑装配式建筑的诸多优势，以及从城市建筑功能和要求等多个方面考虑，装配式建筑结构设计使建筑成本明显降低。图2中的建筑结构设计较为复杂，需要综合考虑多元化的建筑功能。传统钢混结构设计存在施工难度大、效率低、成本高等一系列问题，采用装配式结构设计能够根据图纸进行预制件的精准加工，从而大大提高了建筑结构的生产效率，可以实现异地生产、专场运输和现场安装，在框架式主体的基础上，利用装配式建筑进行内外同步施工，如此，可大大缩短建筑施工周期，减少大量人力成本支出，并有效控制了传统建筑结构设计中对资源的浪费与环境的污染。同时，图4所示建筑采用中央空调进行温度调借，顶部空间结构设计中充分考虑到其承重能力与散热要求，通过计算机仿真技术，对顶部风机质量及框架结构模型进行分析，综合考虑多种影响因素，最终确定装配式建筑结构设计的具体形式与参数，保证建筑整体的安全性和稳定性。

图2装配式建筑结构设计效果
        3装配式建筑设计科学的要点分析
        3.1分析预制装配式框架结构设计
        从预制装配式建筑结构总体来看，框架结构体系占有重要地位。与剪力墙结构相比，框架结构的质量相对较轻，而且在材料的运输过程中也比较方便。此外，类似的框架结构在楼层偏低的建筑施工中应用较多，迎合了目前绿色环保的基本理念。框架结构在施工过程当中的预制叠合板和叠合梁都是提前从工厂生产出来的，之后再通过运输到施工现场通过焊接和浇筑最终完成施工。框架结构的设计环节应该重点包括以下内容。一是要在框架结构中的焊接设计上要重点关注，充分考虑其能够承受的抗压情况，针对位置的差异也要采取不同的焊接方法。同时轴力和剪力都是影响框架内部载荷能力的重要因素。所以在结构设计的计算工作上可以分步进行。第二点就是要保证框架的整体设计一定要有平整性，尤其是要保证框架内部支柱的稳定程度。这里需要注意的是，框架内部结构中的梁柱中心线一定要处于同一平面内，并且方向一致。第三点，对于装配式建筑中的梁和柱来讲，在交接处要以刚接点的方法进行，使底部筑基更加牢靠，混凝土的等级一定要在C30以上。
        3.2控制建筑成本
        合理控制建筑工程成本是建筑单位在设计中的一个重要环节。为了能够让装配式建筑在建筑成本上得到一个良好的控制，设计单位在PC构件的生产、运送和安装环节就要进行准确地预算，从多方面角度考虑当地工厂的构件生产能力、施工单位的运输能力和吊装能力。在施工之前就要对此次工程进行合理的造价预算，避免在施工过程中产生不必要的开支。目前PC构件的生产并没有受到统一的规范，导致PC构件的生产市场不稳定十分混乱，构件成本偏高，从而阻碍了相关企业的发展。面对这样的情况就需要设计单位在施工之前进行精准的施工预算，在构件的种类上进行优化，减小生产成本，从而使工程造价得到有效控制。同时在装配式建筑施工当中，安装的质量也直接影响着建筑成本。所以在结构施工图纸上也要对运输方式进行预估，最终实现成本的控制。
        结束语
        综上所述，时代发展过快会给传统行业造成较大的影响，建筑行业要想避免被快速发展的时代所淘汰，应当加速改革、创新工作。装配式建筑是一种新型的建造模式，要想不被建筑行业边缘化，就必须解决建筑结构设计、建造中存在的问题，比如施工成本过高、结构体系不统一、设计标准不一致等。解决上述弊端问题的有效策略有深入分析装配式建筑结构设计，掌握影响装配式建筑结构设计的因素，有针对性地筹划并建立统一的业界标准等。只有同时进行多元化措施，才能在提高装配式建筑结构整体性能和质量的前提下节约投入成本、保护生态环境，早日实现绿色建筑、绿色建造的目标。
参考文献
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