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装配式结构设计应用与优化策略探讨张学

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：张学

[导读] 摘要：时代在不断向前发展，国内建筑行业的发展局势相当可观，建筑施工技术在这样的发展背景下，得到了进一步优化，而且出现各种类型的建筑物。

        山东省轻工业设计院山东济南 250014
        摘要：时代在不断向前发展，国内建筑行业的发展局势相当可观，建筑施工技术在这样的发展背景下，得到了进一步优化，而且出现各种类型的建筑物。作为一种全新的建筑形式，预制装配式建筑一般不会受气候环境的影响，而且可达到较高的施工效率，可节约大量的劳动力。相较于普通建筑形式，预制装配式建筑的应用优势更加明显，空间划分比较灵活，而且可以自由分隔房间。
        关键词：装配式；结构设计；应用；优化策略
        在传统建筑向轻型建筑系统发展的过程中，装配式建筑优势得到了突显，其不仅符合新时代发展提出的绿色环保特点，而且可以为我国构建和谐发展社会环境奠定基础。建筑结构设计作为建筑工程的重要内容，在设计装配式建筑物时必须要综合研究项目需求、施工场地等影响因素，只有这样才能在充分展现现代设计理念的同时，提升建筑施工质量。
        1装配式建筑结构设计的发展优势
        对比传统建筑类型，新提出的装配式建筑拥有独特的优势，具体分为：其一，有助于提升建筑质量。装配式结构的运用并不是简单的改变施工工艺，让传统意义上的现浇变为预制，而是对建筑体系与运作方式进行革新，以此加强建筑质量安全；其二，节省劳动力并改善劳动条件。一方面，装配式结构建筑节省劳动力主要取决于预制率大小、生产工艺自动化程度和连接节点设计。从整体角度分析，随着施工、生产工艺技术的提升，节省人工的比例会越来越高；另一方面，装配式建筑将现场施工转移到了工厂、高空作业转变为平地、室外作业转移到车间，这样可以减少施工人员的流动率，并优化现场施工环境。
        2装配式建筑的优点
        2.1污染少、噪声小
        装配式建筑可在预制工厂完成构件的预制，拼装需在施工现场进行，相较于传统的现场浇筑方式，现场搅拌、振捣无需利用较多的施工机械，现场的噪音、粉尘也将减少。
        2.2模板标准化、工业化程度高
        现场浇筑混凝土包括搭设脚手架、完成模板的拼装、绑扎钢筋、对混凝土进行浇筑、预应力施工等几个施工步骤。整个施工由模板工程组成，不同的工程有着不同的构件，模板只能使用一次，因此最常用的就是一次性木模板，这也浪费了许多木材。由于装配式建筑具备一定的施工特性，且其以标准化作业为主，钢摸板可用于预制同型号的构件，可重复应用。
        2.3施工速度快、工期短
        浇筑装配式建筑或养护混凝土可不在施工现场进行，预制厂完成建筑构件的制作之后，再将其运到施工现场。其中，拼装预制构件占据较大的比例，而且工作量不是很大，可达到较高的机械化程度，这样既可以节约人力物力，还能缩短工期。
        3装配式建筑结构设计的优化方案
        3.1建立设计体系
        对于装配式的建筑结构设计而言，结构的设计和传统设计之间存在着比较大的不同，但是，缺少相应标准化体系的装配结构设计，会直接影响到结构设计的发展。因此，有必要建立一个全面的结构设计体系，让该体系具备标准化的设计，将装配式建筑的解耦单元的设计变得更加简洁方便。在进行标准化的模块设计中，仅仅只是需要对结构尺寸等功能做出相应的调整，使其能够让模块可以满足使用人员的要求，之后对结构内部的空间做出完善的设计，保证装配式的建筑涉及自身可以得到全面的优化。
        3.2规范设计流程进行
        如果不能在设计过程中，保证设计流程的标准和规范，将会造成设计与实际产品之间的脱节现象，更加有可能影响后续的施工进度。

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所以在进行设计的过程中，设计人员必须要不断的进行创新，根据一种大局观念去看待整个装配式的建筑设计，之后将可能会遇到的问题进行解决，此外在进行设计中，因为构件在生产的过程中成本比较高，将会导致出现超过预算的情况，也将会对其施工企业的利润带来影响。同时在设计的同时，如果装配式的构件生产工艺相对比较复杂，根据无法可以进行批量的生产，这样也将会导致其整个施工的进度受到影响。所以必须要提高设计流程的规范化，不仅可以保证其装配式建筑施工过程中的承上启下，同时也还可以实现工程项目的高效建设。
        3.3设计预制构件
        预制构件是装配式建筑的一个重要阶段，设计过程中必须遵循模数化原则，尽可能减少构件类型，以便得到精确、标准的构件，这样工程造价才能有所降低。装配式建筑的主要部位有降板、开洞，还包括异形等。现浇施工是最常采用的方式，当然也要考虑当地的运输条件，包括加工生产能力、构件吊装等因素。与此同时，预制构件应充分体现耐久、耐火等性能，设计预制构件时，需保证生产可行性、成品安全性。对于尺寸较大的预制构件，可增加相应的构件脱模、预埋吊点等，根据具体的隔热保温要求，以此对预制外墙板进行设计，使之与空调、散热器的安装要求相符。建筑结构若包含非承重内墙，应选择质量较轻、易于安装且隔声性好的隔墙板。
        3.4构造节点设计
        装配式建筑在设计过程中，应重点设计构造节点，以及外墙板的接缝、门窗洞口进行预制。有的材料不具备良好的防水性，或构造节点达不到建筑的力学要求，可根据当地气候，结合项目的具体情况，对构造节点设计进行优化，使其满足防水、节能要求。外墙板垂直缝需设置在合适的位置，可采用构造防水结合材料防水的方式，同时考虑风荷载、地震作用以及热胀冷缩等因素，对接缝进行设置。
        3.5降低设计成本
        对于装配式的建筑而言，成本投入比较高的情况下，那么不仅仅会对整个装配式的建筑汉发展带来影响，甚至是会直接的制约到建筑装配式结构的应用。所以需要通过科学合理的方式对其装配式的结构设计机进行优化，降低其投入的成本，切实促进装配式建筑业的快速发展，促进中国社会经济地位的提高。因此政府和相关单位需要出台相应的政策，促进其装配式结构的设计发展，保证其施工企业可以得到相应的利润，这样中国装配式设计技术的创新也可以得到相应的提高，促进中国建筑业的可持续稳定发展。
        3.6结构设计的力学分析
        在劳动力单价日益上涨的今天，装配式混凝土结构已经成为未来建筑的主要发展方向。因此，在设计时不仅要思考上述影响因素，还要从力学角度进行深入探索。以桥梁工程为例，施工单位在选用砌体结构或混凝土结构时，很容易遇到开裂、下沉等问题，影响结构的承载水平与应用性能。而选用装配式结构，必须要加大新结构受力与变形性能的研究力度，并应用现代化软件技术构建结构实际形状的三维有限元模型，以此研究实践施工中设计结构的各项性能，确保其可以在实践施工中展现出积极作用。
        结论
        综上所述，影响装配式建筑结构构件的施工因素很多，除了上述概述内容外，还有其他因素，如构件的固定与调节、吊点选择等，此时要想保障整体施工质量安全，要求施工单位必须要预先考虑。虽然现阶段我国装配式建筑技术及预制工艺还处于探索阶段，但只要我们不断探索，实现建筑工业化现代化指日可待。
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        [4]刘海第.关于预制装配式建筑施工技术的研究与应用分析[J].居舍，2019（6）：57.
        [5]王润华.预制装配式建筑施工技术及其配套装备的创新研究[J].工程建设与设计，2018（20）：203-204.