裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化探究

孔維薇

（紹興文理學(xué)院，浙江 紹興 312000）

隨著制造工業(yè)的不斷發(fā)展，裝配式建筑結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。裝配式建筑結(jié)構(gòu)采用裝配化生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)工業(yè)化制造，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)方式。因此，裝配式建筑結(jié)構(gòu)能夠降低工程造價以及建材消耗，同時也提高了建筑工程的施工質(zhì)量及安全。傳統(tǒng)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，尚未形成一體化、標(biāo)注化設(shè)計構(gòu)建，導(dǎo)致設(shè)計、生產(chǎn)及施工安裝等環(huán)節(jié)相脫節(jié)，難以形成連貫的周期。在制造業(yè)、科技信息快速發(fā)展的當(dāng)前，裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，應(yīng)將傳統(tǒng)“現(xiàn)場建造”形式向“工廠制造”形式轉(zhuǎn)變。本文從裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，就如何優(yōu)化裝配式的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，做了如下具體闡述。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計

隨著裝配式建筑的推廣及發(fā)展，已成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的重要類型。傳統(tǒng)設(shè)計模式一體化集成效果較差，技術(shù)設(shè)計的優(yōu)化與調(diào)整，成為裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求。一體化集成設(shè)計的實踐，能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)各子系統(tǒng)及其部件在工廠模式下進行制造、裝配，形成有機整體，大大提高了裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工效率。裝配式建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，核心在于如何統(tǒng)籌建筑結(jié)構(gòu)、部件、裝飾裝新以及機械設(shè)備；如何基于裝配式建筑結(jié)構(gòu)的形式及平面布置，打破傳統(tǒng)僵化的設(shè)計專業(yè)劃分，實現(xiàn)一體化的協(xié)同設(shè)計。因此，一體化設(shè)計的構(gòu)建，能夠優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性，并且靈活的設(shè)計空間，能夠更好地滿足建筑結(jié)構(gòu)的使用需求，對建筑空間、設(shè)備等要素進行更新。首先，一體化設(shè)計轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)設(shè)計模式，特別是傳統(tǒng)設(shè)計的專業(yè)劃分存在過于明顯的界限，導(dǎo)致不同專業(yè)之間的協(xié)同性不足。一體化設(shè)計的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)及機電設(shè)備一體化協(xié)同配合，有效提高了裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率及整體質(zhì)量；其次，建筑設(shè)計與裝飾裝修設(shè)計相集成，促使裝飾裝修貫穿整個裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計。這樣可以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部體系的統(tǒng)籌設(shè)計，且在裝飾品設(shè)計方面，能夠創(chuàng)設(shè)模塊化條件，提高裝配式結(jié)構(gòu)的整體性；再次，裝配式結(jié)構(gòu)裝飾裝修、裝配等環(huán)節(jié)，已形成較大的結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)破壞，以及資源浪費等問題。一體化設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式建筑完整產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，提高設(shè)計一體化價值。

2 裝配式建筑通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、深化設(shè)計方式

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，建筑的特征決定了設(shè)計要素的構(gòu)建，特別是對于生產(chǎn)、施工、安裝等環(huán)節(jié)的影響較大。為此，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)實現(xiàn)通用化、模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。首先，從設(shè)計到生產(chǎn)，再到建造，各個環(huán)節(jié)之間的技術(shù)銜接，直接影響到裝配式建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。通過標(biāo)準(zhǔn)化聲場設(shè)計，能夠有效降低部件的生產(chǎn)成本，同時也可以降低手工作業(yè)面，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量；其次，裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要注重空間布局及功能要素的合理性，數(shù)模化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的構(gòu)建，能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)單一要素的構(gòu)建，向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向轉(zhuǎn)變，進而更好地提高各部件之間的應(yīng)用，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的多樣化設(shè)計；再次，當(dāng)前，在數(shù)模化構(gòu)建中，應(yīng)著力于建筑結(jié)構(gòu)與建筑內(nèi)裝部品模塊的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可有效提高建筑機構(gòu)的通用化、模塊化。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，是標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)模化設(shè)計的重要方式，能夠在建筑結(jié)構(gòu)性能的構(gòu)建中，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，同時也確保了建筑結(jié)構(gòu)的合理性。如圖1 所示，是裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，梁柱深化設(shè)計的節(jié)點、梁-梁模型。

圖1 梁柱深化設(shè)計的節(jié)點、梁-梁模型

從中可以知道，在深化設(shè)計中，通過節(jié)點深化設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性。并且基于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在節(jié)點設(shè)計中確保各指標(biāo)要素符合要求。圖中節(jié)點鋼板厚度≥30mm，且采用K 字形坡口對接焊縫，有效保障了建筑結(jié)構(gòu)的完整性。此外，梁-梁節(jié)點設(shè)計應(yīng)注重梁面結(jié)構(gòu)的合理性，一般采用H 形或工字形，提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化中，應(yīng)注重建筑結(jié)構(gòu)的完整性、穩(wěn)定。特別是在關(guān)鍵節(jié)點等的設(shè)計中，應(yīng)通過深化設(shè)計，構(gòu)建整體性結(jié)構(gòu)體系，能夠更好地滿足實際需求。

3 BIM 技術(shù)的實踐應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐，是現(xiàn)代化、信息化設(shè)計發(fā)展的重要體現(xiàn)。BIM技術(shù)的實踐應(yīng)用，實現(xiàn)了各專業(yè)之間的協(xié)同性，在推動裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展中，起到了重要的作用。在裝配式建筑中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是核心，可基于BIM 技術(shù)的精細化、可視化等優(yōu)勢，實現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。如表1 所示，是基于BIM 技術(shù)下裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式。從中可以知道，在BIM 技術(shù)的應(yīng)用中，實現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)空間三維形態(tài)的表達，同時也在各專業(yè)之間的協(xié)同配合中，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)同性，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)單一元素的設(shè)計方式。因此，BIM 技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐，是信息化發(fā)展的中基礎(chǔ)，也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計向智能化、可視化、大數(shù)據(jù)化發(fā)展的方向。

表1 基于BIM 技術(shù)下裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式

此外，BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息化管理，突顯出元素設(shè)計的重要性。首先，BIM 設(shè)計能夠?qū)⒃O(shè)計構(gòu)建的重點放在結(jié)構(gòu)體系中，有效確保了建筑結(jié)構(gòu)的完整性，同時通過建立裝配式部件通用數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)各部品部件的數(shù)據(jù)庫的生成；其次，在安裝施工中，BIM技術(shù)的組織實施，能夠?qū)崿F(xiàn)模型化安裝，不僅降低了成本，而且有效縮短了工期，確保了裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化；再次，BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)與大數(shù)據(jù)相結(jié)合，不僅提高了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率，而且也為設(shè)計信息化發(fā)展提供了契機，符合當(dāng)前裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計發(fā)展方向。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代建筑業(yè)快速發(fā)展的當(dāng)前，裝配式建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展及推廣應(yīng)用，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展體現(xiàn)，也是建筑結(jié)構(gòu)模式的發(fā)展新方向。在本文的探討中，傳統(tǒng)設(shè)計思想及方法，難以實現(xiàn)一體化、通用化等要素的構(gòu)建，降低了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性。在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化中，應(yīng)堅持創(chuàng)新發(fā)展理念，在通用化、一體化和深化設(shè)計中，提高各設(shè)計要素之間的協(xié)調(diào)配合，并且在BIM 技術(shù)的應(yīng)用中，推進裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計向現(xiàn)代信息化方向發(fā)展，進一步推進裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，適應(yīng)新的發(fā)展環(huán)境。