裝配式建筑的結構設計優化探析

文/陳培霞、張梅、王躍興 山東大衛國際建筑設計有限公司 山東濟南 250000

1、裝配式建筑的優勢特點

(1)機械化的生產大大減少了人力成本，解放了人工勞動力，提高了建房效率。

(2)提高了建筑材料的質量，將裝修與建房一起設計完成，減少了裝修成本，也可以通過構件拆分進行適當的室內結構空間調整，滿足人們的住房需求。

(3)施工過程節能環保，適應當今時代對生態環境的綠色可持續要求。

(4)裝配式建筑的結構設計過程精細，易實施性高，通過數據可測控安全系數，可控住房安全。

(5)可以通過結構設計體系，根據客戶的需求滿足對室內設計的獨特要求，根據設計進行適當的結構調整。

2、裝配式建筑的結構設計優化策略探析

2.1 嚴格裝配式建筑的設計工作流程。

（1）在工程造價階段，承包商要根據建筑材料的市場價格，客戶的室內需求構造，建筑工程的施工安裝費用，構件和墻體等的生產價格，成品運輸的價格等進行預測估算根據上層管理者商量決定作為自己的投標低價與競爭對手進行投標競爭，這個階段可以通過計算機軟件進行盡可能準確的成本預算，在職工程造價的人員要熟練各種工程造價軟件的使用，能夠有較強的工程量運算技能，清晰的思維邏輯，嚴謹的工作態度，有一定的數據資料管理能力。

（2）在設計階段，建立標準的結構體系，實地調查地基情況，對客戶的戶型需求和室內設計進行詳細記錄，通過記錄的數據進行建筑材料的選擇，設計師根據客戶要求和實地考察數據資料進行圖紙設計，設計過程要考慮綠色環保，防震抗壓。對設計的建筑框架結構，剪力墻設計，水平構件的預制，構件節點的設計等過程都進行詳細思考規劃，圖紙作品要合理可實施，用計算機軟件進行動態模擬。

（3）在生產階段，對設計師的圖紙進行智能模擬后，得到客戶的認可，即可開始生產，生產過程中采用BIM云技術生產廠商就不需要對設計師的作品進行精準分析，就能將誤差縮小到最低，并生產出質量較高的產品。使用BIM技術，設計人員就能夠將各種預制構件的設計規格信息在BIM模型上與廠家共享，通過機器掃描二維碼或條形碼讀取相應的構件設計數據的具體參數信息。實現真正的自動化生產，在生產過程中要嚴禁偷工減料。對技術人員的職業素養嚴格要求，操作過程要嚴謹認真。對于墻面和節點的生產過程要嚴格重視，對構件批量生產進行id編號，便于之后的施工安裝。構件的設計也是是整個工程的重點，它關聯著整個建筑的安全系數。盡量采用整體式混凝土結構設計現場澆灌，提高安全質量。構件的生產過程要考慮拆分和節點構造等重要因素。保證生產的質量和精準度。

（4）在安裝施工階段，盡量用大型機器進行協助工作，大大提高建筑施工效率，對于建筑的空間結構也可以通過客戶的要求進行適當的調整，對于樓梯，走道的安裝過程要規范，注意各種構件的節點連接，根據客戶的需求，地形的考察，根據企業設計的獨特方式會有不同的構件設計，特別注意其節點的連接一定要精細，保證建筑的安全指數。在安裝階段也要注意電梯，下水管道的修建設計要安全合理。為了完成配裝式建筑工程的高效率任務在安裝實施過程前，可以通過機械設備對安裝的過程進行模擬，預測安裝過程中的問題，避免實際裝配過程出現的誤差，減少因誤差造成的成本增加和資源浪費。

（5）在后期的維修階段，采用BIM技術，可以對整個裝配式建筑的設計都有準確的數據記載和性能了解，發生漏水，火災之類的情況維修工人就能根據BIM信息管理系統對建筑內的受災位置進行準確定位，進行及時處理，在維修時，根據系統管理庫中的數據提取相應的所需構件信息提供給廠家，使其進行快速再造工作，重新安裝配制即可完成后期的維修工作。在拆裝完的廢棄材料中，可以根據BIM信息管理庫找到受損材料的具體數據信息，發送到廠家即可進行二次回收加工，實現資源再利用，提高資源的節約利用率。在維修過程中使用BIM技術，還有一大特色優勢，可以通過數據記錄進行責任歸屬，一旦發生后期的安全問題，就可進行安全責任的準確定位。

2.2 防震安全策略的優化設計

（1）采用預制結構強節點連接，能夠使得裝配時建筑抗震性能高于現澆。

（2）采用電梯防震感應進行防震控制：電梯設有防震感應系統，當監測到先行到達的地震縱波時，電梯防震感應系統就會即刻啟動，使正在行駛的轎廂將停在就近的樓層，并開門停止運行。

（3）設置門框變形空間，當地震使門框變形，人也可以逃離出去。

（4）高層建筑盡量采用框架結構代替剪力墻，在樓層的設計中加入減震柱的使用。

2.3 采用BIM技術對預制構件進行科學化標準的優化設計

（1）在預制構件的設計階段，要減少預制構件的類型，在有效降低施工工程造價的同時，符合構件設計精準化，數模化的設計原則，在墻面的構件設計中注意保溫板的設計，一般盡量設計在室內，在樓板的預制構件進行線區設計，一般采用以色彩id標志進行線區區分，在衛生間的構件中設計排水管的隔音處理等。采用BIM技術對預制梁構件預留的機電穿線洞口的尺寸大小；預制墻構件的鋼筋構架的內徑，鋼筋之間的距離，截面尺寸；預制樓梯構件的設計角度，預制門構件的大小，預制衛生間構件的排水管設計等參數數據進行準確的規格設計，優化構件整體性能，提高構件設計的安全性能。

（2）預制構件的節點設計階段，構件節點的設計要考慮建筑的物理性能，滿足綠色節能，防水耐熱的精準要求。預制構件的節點設計還需要對實地的氣候特點，地質特點等進行研究統計，采用BIM技術，按照國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010構件的相應規定進行計算，設計最優的寬度接縫。通過BIM技術進行節點接縫的預設模擬，通過5D動畫視圖準確分析預測構件節點的安全性，通過BIM模型技術的碰撞檢測特性檢測預制構件之間的安裝配制沖突，縮小設計誤差，實現預制構件節點的準確定位設計，盡最大能力實現資源節約，成本最優的設計目的。

結語：

總而言之，為了改善民生，滿足人民安全住房需求，房屋建筑工程需要不斷的迎接挑戰，敢于創新，用新思想開拓新思路，用新技術打開新市場，優化裝配式建筑的結構設計，積極應對配裝式建筑發展緩慢的現狀，加強各個流程的管理，降低施工運費成本，健全部件產品的標準，提高工程質量，讓配裝式建筑產業越趨結構化，經濟化。

[1]劉道華.淺談裝配式建筑的結構設計優化[J].江西建材,2016 (16).

[2]賈金城.裝配式建筑的結構設計優化[J].建材發展導向,2017(03).