预制装配式建筑结构体系与设计

商王林

（浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

预制装配式建筑长期以来作为我国建筑行业不断发展的关键，其在施工期间，结构设计往往会受到构件安装繁琐、市场环境发展更具多变性等多方面的制约，促使建筑结构性能的实质效用不能全面展现。所以为了对这一问题进行妥善的处理，相关工作者必须着重针对现阶段预制装配式建筑结构体系的建设现状展开深入的研究，借此了解优化设计的主要方向和内容。由此一来便可以促使预制装配式建筑结构设计的可靠性与质量得以有效提升，以此达到对建筑物环保性与经济性等多方面的要求。

一、预制装配式建筑体系与设计的重要作用

就预制装配式建筑而言，由于其具有可靠性较高的特性，因此，在我国建筑行业中的运用十分普遍，是促进建筑行业不断发展的主要因素。但是，在实际施工期间，由于对这一课题的探讨并不深入，促使现有设计要求和相关政策没有完全涉及预制装配式建筑机构体系与其设计。而之所以会出现这一现象，主要是因为结构工程师没有对相关设计理念予以正确了解，从某种程度上对预制装配式建筑结构设计的不断发展产生了制约。所以，相关工作者就必须着重针对预制装配式建筑结构体系的发展近况展开研究，从而为接下来优化设计工作的顺利进行奠定良好的基础，这样一来，预制装配式建筑结构体系设计便可以更具科学性与有效性，进而促进建筑行业的持续发展。

二、预制装配式建筑结构体系的发展近况

就民用建筑来讲，可供结构设计选择的预制装配式结构形式十分丰富，例如，多层以及底层住宅建筑，能够在木结构、钢结构、新型普通钢结构以及轻钢-钢筋混凝土结构等各类形式之内予以选取。就施工层面而言，预制装配式建筑结构主要涉及以下两种：首先，预制装配式钢结构。该结构所应用的施工材料主要为钢材，例如钢柱和钢梁等等。其次，预制装配式混凝土结构。该结构所应用的建设材料主要为混凝，建筑工程在做好混凝土构件生产预制工作以后，会借助运输设备在工程施工现场进行安装。

但是，预制装配式建筑结构设计主要涉及材料选取、整体设计、装配施工与竣工验收等多个环节，提高了设计质量管控的难度系数。在这期间，最必不可少的构件连接技术主要具有复杂性较高的特性，也就是借助同一结构安排，不一样的连接技术促使最后产生的力学结构和抗震性同样存在一定的不同。所以，相关研究人员就必须立足于科学技术的层面着手，借助已有的体系设计技术，确保预制装配式建筑结构体系设计的顺利进行。

三、预制装配式建筑结构体系及其优化设计

（一）明确预制装配式建筑结构体系和抗震性之间的关系

对于应用最为广泛的装配式整体预应力粄柱体系而言，主要涉及整块板和多块板，其中多块板不但可以减小预制板尺度及其重量，还能够为吊装施工提供助力。施工者必须在构件安装期间借助斜撑来强化预制装配式建筑结构体系的整体可靠性。在抗震性层面，因为预制装配你是混凝土结构往往会受到受力构件刚度以及节点刚度的影响，所以，抗震性和结构设计的控制关系必须立足于节点种类着手。

整体而言，由于节点的差异，预制装配式混凝土结构主要涉及干式连接铰接连接节点、湿式连接刚性连接节点以及柔性连接节点三种凡是。首先，干式连接铰接连接节点没有转动刚度，在承受竖向载荷中应用的较为适宜，不需要对抗震设防进行过多的思考，并且风压不高，在低层建筑工程中应用的较为广泛。其次，湿式连接刚性连接节点所具有的转动刚度和现浇混凝土梁柱节点十分相似，因此，在力学性能方面也和现浇混凝土框架结构十分接近，在各类预制装配式建筑结构中应用的都较为广泛。最后，柔性连接节点，主要位于铰接连接节点和刚性连接阶段之间，即使具有一定的转动刚度，然而也缺少一定依据。因为各种节点形式所具有的刚度和能耗性能之间都存在一定的不同，所以结构设计就应该根据节点连接技术的选择，确保力学和抗震性设计的合理性。

（二）结构体系的优化设计

相关设计人员必须按照节点形式予以进一步划分，以此为接下来明确的结构高年以及简图计算奠定良好的基础。就干式连接铰接连接结构、湿式连接刚性连接结构与柔性连接结构而言，都是预制装配式混凝土结构体系的基础种类。除此之外，还涉及混合连接结构，极易受到结构力学性能、施工现场便捷施工状态、工程造价成本以及抗震性等多方面的制约，然而由于全面性较高，必然是日后预制装配式混凝土结构体系设计的核心内容。在此过程中必须高度重视的是，即使划分方式有所不同，然而依旧能够进行统一划分。例如，预制装配式混凝土框架结构同样能够划分成干式连接铰接连接结构、湿式连接刚性连接结构以及柔性连接结构三种，所以，就结构体系差异的方面而言，几乎不会对设计工作的顺利进行产生制约。

（三）建筑结构的优化设计

预制装配式建筑工程在根据既定规范要求进行设计时，必须对以下几方面予以高度重视：

首先，把提高工程建设质量和改善施工环境当作主要的设计目标，创新设计思路，注重结构性能和施工技术的前沿性，以此达到预制装配式建筑结构持续发展的目标。

其次，组织工程设计人员着重针对结构概念及其力学知识进行教育培训，从而让预制装配式结构技术的实践应用可以更具有效性。

最后，针对混合连接结构体系而言，必须借助以下几种措施进行设计：首先，在对柔性连接结构进行设计的过程中，必须严格根据既定规范要求着重针对刚度降低系数予以确认，同时和结构具体情况予以有机的结合，以此不断提升取值的真实性格与有效性。其次，在对干式连接铰接结构构件进行设计时，必须对杆端设置弯矩。在此期间，杆端箍筋仅仅需要根据斜截面承载力展开计算设计，并不需要对加密箍筋及其延伸进行设计。在建筑工程处在水平地震作用下，由于其受力边柱往往会借助轴力进行抵抗，因此，在对柱承载力进行设计的过程中，必须对抗震系数进行深入的思考，并根据实际情况予以适当的调整，以此确保科学性。

结束语：总而言之，对预制装配式建筑结构体系所展开的设计优化，必须在了解结构体系与其抗震性关系的基础上，着重针对体系以及结构设计展开科学设计。也就是按照预制装配式建筑结构体系，选择适当的设计控制措施。例如，小高层结构在进行设计的过程中，就需要借助铰接结合钢结构与耗能减震元件这种组合方式，在提高结构基础性能的基础上，加强其抗风抗震性。根据实践表明，在对预制装配式建筑结构体系施工情况进行充分了解的基础上，才可以对预制装配式建筑结构展开优化设计。所以，相关施工者必须把上述研究和科研结果不断的作用在各种施工标准和结构环境的工程中，从而推动建筑行业的不断发展。