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摘要：装配式设计方法是建筑、结构、设备共同参与对装配式结构进行设计，最终由设计人员进行深化设计的过程。设计方法需要遵循的原则除了应满足装配式结构使用要求，还应遵循“一体化”、“标准化”、“模块化”、“通用化”的设计原则，通过少规格、多组合的方式提高建设效率，降低成本。
关键词：装配式；混凝土；结构设计；方法
1装配式混凝土建筑的施工技术优势
装配式工程选用的是“集约生产”这一作业形式，构件制造可达到规模化、标准化、智能化的加工目标，大幅增强了生产效率及施工效果；PC构件的使用可降低建筑垃圾、污水等污染物排放量，具有较高绿色环保性；构件表层平整、光洁性特征明显，可为施工单位取消多道找平抹灰工序，节省施工造价成本而；一体、集成化的结构、装饰可使装配式建筑有效减少施工质量隐患，提升工程整体建设安全性。
2混凝土装配式建筑结构的施工技术
2.1 NPC技术
该技术的中文全称为新型混凝土预制装配技术，目前在国内的应用程度比较广泛，主要利用工程的全自动机械生产方式以及现场装配完成。该技术能够将原本不相连接的混凝土墙板和墙梁有效连接，并且在竖向结构构件上面预留钢筋，保证更加顺利地完成搭接工作。另外因为房屋建筑中的剪力墙结构全部都是通过预制工作完成，所以在施工的过程中能够直接减少外墙工作人员的劳动难度，防止材料的过度使用。最后NPC技术能够防止因为材料质量不足导致的裂痕现象，保证各个部分的结构部件紧密连接成为一个整体。
2.2 PC施工技术
预制装配施工技术是混凝土装配结构的另外一种外部表现形式，该结构主要通过外部填充墙和空调板等分支构件组合而成。在建筑工程中利用PC技术能够减少结构之间空隙的距离，使得不同材料之间获得紧密的连接，保证建筑主体具有良好的保温性能以及隔热性能。同时PC构件的生产制作全部都是在厂部实施，所以具有低污染、高性能的特点。当前从各个地方的应用情况来看，该技术最大的特点就是能够有效减少施工工程任务量，并且为后期的混凝土养护，部件维修等工作提供充足的空间和时间。
2.3剪力墙结构
剪力墙结构一般都是被广泛应用在房屋的墙面、阳台、楼梯结构中，为这些结构的节能减排效果提供足够的保证。但是因为混凝土剪力墙结构本身质量过大，所以在实施的过程中对于吊装机械工作性能以及房屋主体承受能力都提出了比较大的需求，在实际施工的过程中需要工作人员能够有效把握多个方面的控制因素，控制好现场的管理工作，有序推进施工进度。
3装配式混凝土结构设计方法
装配式建筑设计的变化从现浇到现浇与装配共同配合的结构形式，从通用技术和体系转变成专有技术和工艺，是一个跨行业的联合发展过程。传统装配式设计方法基于结构性能，对结构进行先整体后拆分设计，将整体结构拆分成预制构件和连接节点2个部分，把施工设计拆分成预制构件的生产和装配2个部分。其设计方法主要包括结构构件的设计、预制构件的拆分设计、构件的连接节点设计、有限元分析设计。
3.1结构构件的设计
结构设计是以结构计算与分析为基础，再根据分析结果进行构件的设计。总结了预制混凝土框架结构设计方法，通过计算参数的选取进行了结构整体计算分析，阐述了预制柱、叠合梁及钢筋桁架叠合楼板等构件的设计方法，并通过实际工程进行了详细分析，为工程提供了有益参考。
对叠合板单向预应力承载力和双向预应力刚度分别进行了分析，对双向叠合板的弹性设计方法进行了研究，通过推理方程证明了叠合板双向楼板弹性设计方法的合理性，且对叠合板的预制构件进行了设计以及受力验算，通过分析倒T型预应力双向叠合板的构件设计，提出了预制构件的多种几何参数和钢筋的合理性。
3.2预制构件的拆分设计
结构计算和构件设计工作完成后，需要对构件进行拆分设计，拆分需满足施工要求，且拆分构件种类尽量少，拆分的构件应不影响建筑设计的使用功能。通过具体案例，在介绍等同现浇的基础上阐述了预制装配式结构的拆分设计，展示了剪力墙体与梁的拆分，楼板拆分以及楼梯和阳台拆分，指出了行业对拆分设计方法没有统一的标准和原则，通过整体设计、拆分设计、构件深化设计以及创建预制构件库等设计方法对装配式结构设计方法进行了探究。介绍了2种装配式剪力墙结构拆分方案，“边缘构件全部现浇，非边缘构件预制”和“边缘构件部分现浇，水平钢筋环插筋连接”，通过对比已有的2种拆分方式，提出了一种新型剪力墙结构拆分方式——外墙基本全预制，现浇部分设置在内墙。这种拆分是建立在柱梁体系拆分方法基础上的革新。外墙基本全预制，内墙可选择部分预制或者全部现浇，新型拆分方法避免了前2种拆分方式存在的边缘构件箍筋承担水平剪力，预制墙板变成竖向传力构件使结构整体传力途径不清晰等关键性问题。
3.3构件的连接节点设计
装配式结构设计是通过节点的可靠连接实现的，不同结构具有不同的连接方式。研究了有利于高效化装配的标准化设计、全装配式结构体系及连接节点设计，并提出了关键的“三个一体化”装配式建筑设计方法。阐述了多种地上装配式结构节点连接，并介绍了现场直接灌注混凝土节点连接和预应力紧固螺栓节点连接采用榫接的连接方式，连接方法采用张拉法，克服了装配式结构节点受力可靠性差等缺点。采用预制预应力双T板技术，提出了6种不同的预制构件连接组合方案，介绍了装配式设计方法在未来建筑中的作用。通过在实际项目中实施双T板与叠合梁的连接、预制主次梁的连接、叠合楼板与叠合梁的连接等多种连接方式，达到了缩短工期及提高经济性等目标。阐述了预制柱连接、叠合梁与预制柱连接、楼板与柱的连接等设计方法，并通过工程实例证明了上述主要节点构造满足装配式设计要求。
3.4有限元分析设计
有限元分析方法指先将弹性连续体离散化，变为有限个单元在角点铰接的组合体，分析每个单元体的受力与变形的关系，再将各单元进行组装的过程。用有限元分析进行设计时可通过对连接件个数和间距的调整，改善楼层受力情况，满足设计要求。利用有限元分析方法可就参数，即边梁强度、连接件间距强度、混凝土强度等对受力性能的影响作用进行分析。通过有限元分析软件ANSYS分析了几种构件，通过模拟装配式节点得到了节点极限承载力的相关数据，分析获得了对构件节点受力特征较为全面的认识。采用非线性有限元分析软件对5个新型预制装配式节点进行了单调荷载作用下的三维非线性有限元分析，通过合理的单元划分、本构模型的选取以及边界条件的参数化设置获取了难以通过试验测量得到的节点细部受力特性，从而获得了对结构设计更全面的认识。通过实际案例分析了装配式混凝土梁柱一体节点在受到静力作用和低周往复荷载作用时的受力情况，指出了装配式节点设计在多种受力情况下可达到理想的性能，通过有限元软件ABAQUS分析得出了在不同受力下装配式连接节点以及现浇节点的应力和位移，说明装配式节点连接是装配式建筑安全的关键，且装配式混凝土节点连接的抗疲劳性能有待提高。由上述可知，传统的设计方法阻碍了标准化和工业化设计发展进程。因此，需要改变从整体设计分析再到预制构件拆分的设计思路，而改为面向预制构件基于BIM的装配式结构设计方法进行设计。
4结束语
总之，在建筑业的发展趋势下，装配式建筑设计得到了越来越多的关注和更加广泛的应用，构件设计和连接节点设计是装配式设计技术的关键所在。建筑业正在积极推动新型预制装配式结构体系的大规模推广应用，加快建筑工业化发展进程。
参考文献：
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