淺談裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化路徑

劉紀恩

摘要：抗震設(shè)計既是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，又是設(shè)計的難點，對于強化房屋建筑抗震性能具有重要的作用。通過優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，完善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平，可增大建筑結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，提高建筑物的穩(wěn)定性與安全性，進而保障人民的生命財產(chǎn)安全。鑒于此，文章主要對房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原則進行了闡述，同時對其應(yīng)用價值進行了總結(jié)，并對抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用展開深入研究。

關(guān)鍵詞：裝配式;建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化路徑

1裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思路和要求

1.1思路

在采用裝配式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，首先要明確設(shè)計思路，因為裝配式建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有獨立性，合理的設(shè)計可以減少異形構(gòu)件，從而保障裝配式建筑整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，同時也能降低建設(shè)成本。在設(shè)計的過程中，應(yīng)該從尺寸、配筋等多個方面著手考慮，同時還要做好節(jié)點錨固、構(gòu)配件拆分等工作[1]。如果采用程序化的設(shè)計方式，會導(dǎo)致建筑外形過于單一，梁、板、柱等內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸保守單一，不利于房間利用率的提升。所以，可以利用BIM技術(shù)來優(yōu)化設(shè)計，從項目規(guī)劃、概算、預(yù)算、物業(yè)等多個環(huán)節(jié)入手，實現(xiàn)全生命周期智能動態(tài)控制和管理。在BIM技術(shù)應(yīng)用的過程中，可以采用revit+國內(nèi)插件進行建筑的創(chuàng)建和設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，可以采用PKPM計算配筋量，同時也可以對層側(cè)移剛度進行計算。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，進行裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使設(shè)計思路更加清晰、合理。

1.2要求

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要要采用科學(xué)合理的設(shè)計方案，如上文所述，可以基于BIM技術(shù)進行設(shè)計規(guī)劃。結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要保障結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還要增強建筑功能性，同時控制工程成本，確保各類資源的合理配置和應(yīng)用，進而使裝配式工程的整體效益得到提升，同時也可以促進裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的改進和優(yōu)化。通常，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩個方面：一方面，要明確功能需求，合理進行結(jié)構(gòu)布局，詳細分析柱節(jié)點等內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布情況;另一方面，根據(jù)工程整體水平，對結(jié)構(gòu)體系、材料等參數(shù)進行配置和設(shè)計，確保設(shè)計的科學(xué)合理。

2裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的參數(shù)選取

2.1參數(shù)設(shè)計

以某建筑工程為例，該建筑工程中的樓宇一共分為兩類，分別是A樓和B樓，A樓有6棟，共20層，采用25.6m×17.2m的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。以A樓為例進行分析，利用分析程序計算各項參數(shù)，具體輸入?yún)?shù)包括結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、場地類別、設(shè)防烈度、設(shè)計地震加速度、嵌固端位置等等。采用BIM模型計算的方式可以獲得相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)：以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)來說，部分框支剪力墻的系數(shù)為1.0，地震作用計算信息為地震作用夾角，單向/雙向/偶然偏心的角度為0°/90°。

2.2結(jié)構(gòu)選型

在工程設(shè)計的過程中，為了減少塔樓沉降差異，進而出現(xiàn)各類問題。塔樓規(guī)范裙房外會設(shè)置沉降縫，塔樓一層結(jié)構(gòu)樓板比裙房高1.2m，所以在周圍設(shè)置水平加腋大樣，以此確保水平力可以順利傳遞。不僅如此，核心筒采用細腰型布置的方式，結(jié)構(gòu)在核心筒外墻兩側(cè)增加了寬度為1m的結(jié)構(gòu)連板，以此確保樓板寬度在5m以上。為了滿足裝配和預(yù)制的要求，預(yù)制構(gòu)件選擇凸窗、陽臺和部分樓板。

3裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化路徑

3.1優(yōu)化內(nèi)容

從前文可以看出，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要對多項內(nèi)容進行優(yōu)化和完善，包括設(shè)計流程、計算方式、設(shè)計體系、技術(shù)體系、預(yù)制構(gòu)件等等。在設(shè)計流程方面，技術(shù)人員不僅要做好結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計和規(guī)劃，還要了解工程生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率，分析工程生產(chǎn)作業(yè)對裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成的影響。也就是說，要對生產(chǎn)、運輸、裝配等工作進行有效的規(guī)范和設(shè)計，確保各個環(huán)節(jié)的順利銜接，尤其要做好構(gòu)建設(shè)計、拆分設(shè)計等工作，保障建筑設(shè)計的合理性，同時也可以促進生產(chǎn)工序的簡化、裝配效率的提升，進而不僅降低投入成本，還能提升建筑的使用壽命;在計算方式方面，設(shè)計人員應(yīng)該充分考慮結(jié)構(gòu)特征，然后采用合理的計算方式。例如，要合理計算大型構(gòu)件數(shù)量、位置、連接等參數(shù)。如前文所述，可以采用BIM技術(shù)進行管理和計算，建立真實的建筑模型，利用軟件計算模型中的各個參數(shù)，并進行模擬分析;在設(shè)計體系優(yōu)化方面，設(shè)計人員要充分了解裝配式建筑結(jié)構(gòu)的特點和優(yōu)勢，著重優(yōu)化結(jié)構(gòu)標準設(shè)計體系，了解居民對建筑的需求，增加結(jié)構(gòu)設(shè)計種類，并不斷完善走廊式組合、單元式組合等構(gòu)件的功能，使其可以更好的發(fā)揮作用;在技術(shù)體系優(yōu)化方面，設(shè)計人員不僅要了解工程要求，還要結(jié)合實際施工情況，選擇最合理的結(jié)構(gòu)體系。例如，在實際施工的過程中，設(shè)計人員可以根據(jù)剪力墻預(yù)制形式的差異性選擇不同的剪力墻形式，可以采用單一預(yù)制疊加剪力墻，也可以采用雙預(yù)制疊合剪力墻;在預(yù)制構(gòu)件優(yōu)化方面，可以從構(gòu)件拆分、構(gòu)件節(jié)點兩個方面進行優(yōu)化。根據(jù)工程實際要求和相應(yīng)的裝配率，綜合衡量預(yù)制組合梁、樓梯等構(gòu)件，盡可能減少外腳手架的使用次數(shù)?？梢圆捎娩摻钐淄驳姆绞?，同時做好成本控制工作。此外，可以應(yīng)用射頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進一步促進裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進。近年來，這兩種技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)逐漸成為裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中不可或缺的兩種應(yīng)用技術(shù)。利用這兩種能夠技術(shù)，可以實時監(jiān)控檢組構(gòu)建的生產(chǎn)、存放、檢測、安裝等工作，檢測流程、結(jié)構(gòu)、信息數(shù)據(jù)等可以存儲在計算機中，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行信息資源的共享，從而為裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化提供更多參考依據(jù)。

3.2優(yōu)化路徑

要實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化，就要從多個方面入手：首先，保障設(shè)計資料完整可靠。設(shè)計人員要做好資料的收集和管理工作，根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求進行資料的審核和存儲，明確外界因素、人文因素、技術(shù)因素、計算誤差等條件對項目的影響，同時采取有效的預(yù)防措施，確保設(shè)計的合理可靠;其次，加強生產(chǎn)廠家管理工作。從目前的發(fā)展情況來看，要提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，強化生產(chǎn)廠家管理力度十分重要。只有落實有效的管理工作，才能保障廠家嚴格按照規(guī)范要求進行設(shè)計和生產(chǎn);最后，做好設(shè)計監(jiān)管工作。企業(yè)管理部門要明確自身職能，采取有效的管理措施，建立完善的管理機制，確保設(shè)計人員有足夠的能力和職業(yè)素養(yǎng)，進而保障裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

4結(jié)語

綜上所述，隨著裝配式建筑的不斷增多，人們對建筑質(zhì)量的要求也在不斷提高。為了滿足人們對建筑的要求，設(shè)計人員要不斷進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化和改進。通常要從設(shè)計流程、計算方式、設(shè)計體系等方面著手優(yōu)化，通過有效的監(jiān)督和管理工作確保設(shè)計優(yōu)化的有效性，從而促進裝配式建筑工程項目效益的全面提升。

參考文獻

[1]馬彬.裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化探討[J].名城繪，2018（5）：471-471.

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