装配式建筑结构设计的优化策略探讨

张 晖

华蓝设计（集团）有限公司 广西 南宁 530011

引言 随着城市化进程不断推进，建筑工程正在向着高层化、轻型化的方向发展，装配式建筑顺应了这一发展趋势，同时也满足绿色建筑的要求，符合新时期建筑业持续发展的要求。近年来，装配式建筑逐年增多。结构设计一直是建筑工程建设重点，优化装配式建筑结构设计，对保证施工质量，缩短工期，降低成本等方面皆有非常重要的意义。基于此，开展装配式建筑结构设计的优化策略探讨就显得尤为必要。

1、装配式建筑的优势

与传统的现浇建筑相比，装配式建筑具有得天独厚的优势，主要体现在以下几个方面：

第一，符合环保要求。装配式建筑在设计、施工过程中可以根据需求合理选择绿色、环保的新型建筑材料，施工中形成的废弃材料较少，对周围环境造成的影响较小[1]。

第二，用工人数较少，施工效率较高。装配式建筑多为工厂预制构件，运输到施工现场后，再进行吊装，从而减少了施工现场对人数的要求，同时也减轻了施工人员的工作量，提升了施工效率。

第三，工期较短。与传统的现浇建筑相比，装配式建筑施工可以拆分并行施工，大大提升了施工进度，有效缩短了施工工期。

2、装配式建筑结构设计要点分析

可行性、实用性是装配式建筑结构设计的重点。同时，设计过程中应充分考虑装配式建筑的使用功能、安全性、抗震性能是否符合要求；应进行精细化设计，充分发挥装配式建筑设计的优越性；应综合考虑能源消耗，环境保护等因素；应将装配式建筑的结构高度、结构不规则项、复杂程度等指标控制在允许范围内。

初步设计中，应综合考虑装配式建筑的材料、结构体系、结构布置等因素。制定若干种结构设计方案，从经济性、可行性、安全性、抗震性能等方面进行综合比较，选出最优结构设计方案；应严格执行国家现行标准及规范，对装配式建筑结构进行整体分析及构件设计。

3、装配式建筑结构设计优化策略

3.1 设计流程的优化策略

在装配式建筑结构设计中，既要充分考虑建筑使用功能、结构安全性及抗震性能的要求，同时还要重视预制构件制作及现场施工的要求。简而言之，装配式建筑结构设计需要综合考虑整个建设过程，因此，需要做好构件设计、构件拆分、构件吊装等多方面的设计优化工作。以保证结构设计、构件设计、构件生产、构件运输、构件吊装等流程可以紧密相连，形成一套完整的工艺流程[2]。施工图设计时，要考虑设计方案的可行性和实用性，精细化设计各个构件，降低构件生产、运输及吊装的难度和成本。

3.2 结构体系的优化策略

结构体系优化的关键在于，结构选型时应尽量选择规则、简单，传力明确的结构体系，以满足装配式建筑对经济性及功能性的要求。设计时可尽量减少楼板、外墙的构件种类，提高施工效率。

装配式建筑结构的优化设计还可以与装配式建筑标准化设计有机结合，户型设计时，可以适当调整开间、进深、楼梯尺寸、通道尺寸，使其符合预制结构构件模数。

3.3 预制构件节点设计的优化策略

对于装配式建筑结构设计，节点设计是其关键点与难点。节点构造措施对装配式建筑的使用性能、外观及抗震性能均有较大影响；节点构造措施中需要采用锚板、钢筋、连接件等，对造价有较大影响。应在确保建筑使用性能与抗震性能的前提下，综合考虑造价、性能与施工，合理设计预制构件节点[3]。

3.4 框架结构体系设计优化策略

（1）混凝土强度等级应符合规范要求。装配式框架结构中，框架梁、框架柱混凝土强度等级不宜低于C30。

（2）应按平面设计原则进行结构设计。装配式框架结构的框架梁、框架柱中心线宜重合，如梁柱中心线无法重合，在设计过程中应考虑偏心影响；竖向构件也宜上下对齐，尽量避免偏心。

（3）重视预埋件设计。预埋件是装配式框架结构体系的重要结构构件，预埋件应与主体结构可靠连接，有效承担、传递结构内力。

3.5 剪力墙结构体系设计优化策略

（1）优化设计承重墙板。承重墙板是装配式建筑剪力墙结构体系的重要结构构件。应将承重墙搭建在两侧山墙上；并借助结构分析设计软件，进行整体内力分析与构件设计，确保承重墙板能够有效地承担竖向荷载和水平荷载；

（2）重视节点设计。确保装配式建筑拥有良好的整体性，确保节点处能够有效传递内力，节点连接处应稳定，可靠，满足长期使用要求。

（3）设计时应考虑现场吊装、运输、安装的影响。对于装配式建筑剪力墙结构体系，如果采用分块设计，应考虑施工现场实际情况、承重墙板拼接位置等是否符合设计假定[4]。竖向接缝应尽量避开剪力墙边缘构件处。设计时还应验算装配式建筑结构在施工工况下，是否满足承载能力极限状态与正常使用极限状态的要求。

4.总结与建议

综上所述，本文探讨了装配式建筑结构设计的优化策略。和传统现浇混凝土建筑相比，装配式建筑在施工效率、绿色环保等方面具有明显优势，是未来建筑业发展的主要方向。为促进我国装配式建筑的持续健康发展，必须切实做好装配式建筑结构设计优化工作，优化策略主要有：

（1）推进结构构件标准化，完善装配式建筑结构标准图集，实现规模效应。

（2）装配式建筑结构设计应贯穿设计-建造-试运行-投产使用全周期，应注重上下流产业链的有效沟通，应注重各专业的有效沟通

（3）重视节点设计，兼顾构件生产、施工及性能要求。