栾天赐
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摘要:在我国经济发展脚步不断加快的过程中建筑行业得以不断进步,而装配式作为一种新型的建筑形式凭借自身优点受到更多青睐。装配式建筑的诞生从多种角度满足了人们对多样化建筑物的需求。同时,装配式建筑也打破了传统建筑施工时间长、效率低的局限性,在建筑工作上获得了更广阔的发展前景。但是在装配式建筑发展过程中,要注意重点掌握其设计要点,只有这样才能让装配式建筑有一个稳定的发展空间,有效规避在建筑过程中的安全隐患,提高施工效率。
关键词:装配式建筑;技术应用;结构设计
引言
装配式建筑可提高生产效率、减少施工误差,然而目前装配式建筑并非采取全构件预制形式,施工过程中,构件组装及后浇带的灌浆填缝仍有一定难度,需对结构进行合理选型。因此,BIM技术的应用尤为重要,其可视化技术将贯穿整个阶段,对项目建造及后期运营、管理提供支持。对某装配式剪力墙结构住宅进行结构设计,提出BIM对装配式建筑的实现具有支撑作用,在预制构件布置、管线综合布置、专业协同方面起指导作用;在BIM技术下,建立整个装配式建筑全生命周期信息,使预制装配式建筑在建筑设计、构件生产、现场安装施工及管理维护中得到发展。
1传统装配式设计方法存在的问题
(1)基于CAD二维的深化方法,由于各专业间采用传统平面图纸配合,此种设计方法配合沟通效率低,容易产生错漏碰缺的问题。同时,结构深化人员的工作量很大,一栋高层住宅即使只深化叠合板也有上百张图纸,采用人工画图形式工作效率很低,一旦改图,改图量也很大。这是一种低效且容易出错的深化方式。(2)基于传统BIM平台的方法,此种设计方法作为第一种方法的改进。工作方法是在BIM平台中基于已经出图的二维图纸进行三维翻模,接着设计人员在程序内对翻好的模型进行深化设计,最后让程序自动批量输出深化图纸。自动生成的图纸能够避免原来人工深化造成的一些错漏碰缺。虽然自动生成的图纸仍然需要人工修改后才能交付预制厂使用,但是此种方法已经一定程度上减少了深化设计师的工作量。虽然采用了BIM平台,但是此种方法并没有实现真正的建筑模型信息化,结构的拆分深化模型与建筑模型及结构计算模型无关,仅仅作为深化的模板使用。这就导致如果遇到拆分方案修改需要反提给结构设计人员先进行结构计算模型的修改,然后再将修改后的计算模型及图纸提供给深化设计人员进行深化图的修改。此种方法虽然出图效率提高,但是建模及配合效率仍然偏低。
2装配式建筑结构设计
2.1框架结构体系设计
框架结构体系仅限于应用大空间建筑,如商场、展厅、博物馆等,这种结构体系具有明显的优势,如成品构件质地较轻、抗震性能好、长途运输比较便捷、结构比较稳定。因为装配式建筑所使用的框架均是由专业工厂成批成套生产的成品,所以部分框架成品可以直接运输到施工场地,如叠合板、合梁。当部分成品框架进入施工场地之后,安装人员需要通过多种方式对其进行处理。只有保质保量地完成对部分框架成品的处理,才能进行下一阶段的设计工作。设计师要想大幅度提高装配式建筑物的受力,在设计装配式建筑建造方案时应重点关注以下方面:首先,需要科学控制钢筋、混凝土构件的强度,务必保证构件强度等级在C30左右;其次,需要高度重视预埋件处理工作,保证不同区域的预埋件均可以用不同的连接方式更好地连接在一起;最后,需要始终坚持平面设计原则,确保梁柱中心线可以做到对称。
2.2预制构件设计优化
设计人员结合预制件的生产工艺水平、尺寸需求等进行设计,以此在最大程度上降低尺寸误差概率,避免由于尺寸误差引发施工质量问题与设计变更问题。
根据本次工程建筑参数,结合地区施工单位的吊装水平展开预制构件设计,设计人员要结合施工单位的实际情况;若施工单位需要拆分预制构件进行施工,以此实现对工程成本的控制,则需要开展拆分预制构件的相关设计,保证各节点的科学性。为了进一步保证建筑装配式工程主体结构安装的安全性,设计人员深入把握预制构件结构的受力情况,了解不同位置预制构件的承载能力,以此优化设计。举例分析,在混凝土结构设计时,设计人员就需要明确浇筑范围、拆分位置,把握后浇区与预制构件之间的内在联系,从而在设计时尽可能的减少构件规格,选择合适的构件接缝位置,从而强化设计的合理性,为后续的工程建设提供保障。
2.3剪力墙结构体系设计
剪力墙结构应用比较广泛,多用于住宅类建筑工程项目建造中,这种结构体系具有明显的优势,如技术成熟、应用范围广、满足使用需求、结构质量良好等。设计师需要根据住宅类建筑工程项目实际情况选择适宜的模式,通常情况下,有两种备选模式,分别为半预制模式、全预制模式。设计师要想保证装配式建筑剪力墙结构的稳定性和抗震性,需要科学设计承重墙,尤其是两侧山墙的抗侧力;严格控制钢筋的强度与直径;随时注意施工现场情况,保证各个构件的连接更加紧密,有效避免出现钢
筋变形的情况。
2.4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。
2.5把握节点设计
要结合地区自然气候、地理位置、地质条件等进行设计,要充分考虑建筑物的防水性能。在外墙板水平缝设计中,要考虑装配式建筑物的防震性能、风力荷载(0.45kN/m2),判断结构是否处于弹性状态。因此,设计人员需要结合规范要求进行结构节点设计。同时需要考虑抗震性能(7度),则建筑物需要面对的主要荷载力为地震荷载,要结合建筑物结构的塑性状态,在完成弹性状态节点设计的基础上开展特殊设计,结合构造节点的承载力极限值,考虑塑性状态时的局部稳定情况,进行侧向稳定设计,适当拓宽两相邻支撑点之间的距离,拓展受压翼缘宽度,以此避免发生梁的侧向弯扭失稳,通过节点设计提升装配式工程结构稳定性。
结语
综上所述,目前我国的房屋建筑工程已经随着社会的发展,取得了超越预期的进步,随着人们生活水平的提高,我国居民生活正在朝着城市化的方向发展,城市化的深入发展也让房屋建筑工作越来越艰巨。装配式建筑在现代化社会中满足了“绿色建筑”的环保要求,是我国建筑行业持续发展的必然选择。因此在装配式建筑的设计过程中,设计人员要充分掌握设计流程,对整体布局和技术等重点内容进行保障,最终使设计出来的建筑结构能够满足装配式建筑的基本要求。
参考文献
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