摘要：本文分析了装配式建筑结构设计的发主要优势，总结了装配式建筑结构设计的主要特点，探讨了装配式建筑框架结构设计的要点。
关键词：装配式建筑；框架结构；主要特点；设计要点
装配式建筑从材料上可分为装配式木结构、装配式钢结构和装配式混凝土结构。装配式混凝土结构包括装配整体式混凝土结构、全装配混凝土结构等。我国目前受“等同现浇”理念的影响，主要以装配整体式混凝土结构为主。根据结构的不同体系分为装配整体式混凝土框架结构、装配整体式混凝土剪力墙结构和装配整体式框架一剪力墙结构。对装配式框架结构设计问题的研究，有助于对其进行整体把握，进而促进相关设计工作的规范生成与发展。
1、装配式建筑结构设计的主要优势
对比传统建筑类型，新提出的装配式建筑拥有独特的优势，具体包括：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、装配式建筑结构设计的主要特点
2.1标准化设计
装配式建筑设计应遵循“少规格，多组合”的重要原则，通过标准化的设计方法，减少构件的规格和接口种类，能够有效降低建筑成本。设计人员要有“建筑是有预制构件与部品部件组合而成”的设计概念，结合建筑的功能要求进行标准化设计，选用尺寸符合模数的主体构件和内装部品，在优化合并同类构件的同时进行多样化的组合，以实现装配式建筑不同使用功能和审美的需求。
2.2BIM“协同”设计
装配式建筑的典型特征是标准化的预制构件或部品在工厂生产，然后运输到施工现场装配、组装成整体。采用BIM技术后，创建各专业信息集成的装配式BIM模型，基于装配式BIM模型可准确进行三维构件设计、各专业预留定位和预安装模拟等。
2.3平面布置及相关计算
2.3.1平面布置。装配式建筑的轴线网格布置应尽量规则对称，柱网应尽量统一，柱、梁截面应少规格，应遵循多标准层少规格设计理念，柱、梁截面变换应尽量在统一楼层，避免出现3层缩柱、4层缩梁的情况。主梁与柱了应居中搭接，楼板跨度也应尽量归并统一，减少连续相差细微尺寸的情况出现(如3300mm、3350mm、3400mm)，减少上述不规则设计。在满足上述标准化设计情况外还应考虑现行国家运输尺寸的规定，避免出现尴尬尺寸的设计。如可采用十字梁设计，使得楼板尺寸为3000mm*3000mm，且为双向板设计。该尺寸楼板单片设计时超宽，拆分后板片尺寸又偏小，应采用单次梁设计。
2.3.2相关计算。在各种设计状况下，装配整体式结构可采用与现浇混凝土结构相同的方法进行结构分析。地震设计下装配整体式框架结构现浇柱地震内力应适当放大。根据《装配式混凝土结构技术规程》JGJI一2014[6.1.10]装配式结构构件及节点应进行承载能力极限状态及正常使用极限状态设计，并应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010、《建筑抗震设计规范》GB50011、《混凝土结构工程施工规范》CB50666等的有关规定。6.1.11抗震设计时，构件及节点承载力抗震调整系数YRE应按表6.1.11采用。
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3、装配式建筑框架结构设计的要点
3.1构件尺寸与重量限制
由于施工现场很难提供符合预制生产条件所需的机械设施与施工场地，所以施工单位会在专业的预制构件生产工厂内部完成具体生产，而后再转运到现场进行装配施工。一般情况下，装配式建筑结构设计会遵守“少规格，多组合”的原则进行操作，但若无法保障构件尺寸的适宜性，很难有序进行转运工作。以构件运输道路情况为例，道路存在转弯半径、限重及限宽路段等要求，这些都是设计人员必须要事先了解的内容。通过做好事前调研，选择符合构件转运需求的道路运输条件，可以减少因道路限制产生的工作难题。除此之外，预制构件的单件重量在思考运输道路条件的同时，还要分析施工现场应用垂直运输设备作业时的起重量限制。以QTZ63型塔吊为例，在施工期间，若应用50米起重臂，必须要保障最大作业半径五十米的起重量小于等于1300千克；在40米处的起重量要小于等于1800千克。
3.2起重机械附着强度把控
当前装配式建筑施工情况可知，施工现场最常见的垂直运输设备有塔吊、电梯等，在实际高度高于设备需求的自由高度之后，需要应用附着架连接设备和建筑物，以此保障垂直运输设备安全运行。虽然在电梯中应用附着架，会对建筑产生较小影响，但塔吊附着架产生的应力不容忽视。因此，现阶段很多塔吊生产厂家在应用说明书中都会标注建筑物附着点的受力情况，并向施工单位明确，在安装塔吊之前，要先计算建筑物附着点的位置与强度。
3.3外墙脚手架要求设计
一方面，附着式升降架的高度要从7步架高入手进行研究，每步架通常是1.8米，长为5跨，每跨高度为1.5米，架体的宽度是0.9米，且在应用中两个附着点支座位置的竖向荷载大约控制在42kN。在升降过程中，工作人员不仅要分析一个附着支座受力，而且要研究2.0的动力系数，此时支座受最大竖向力可以达到67kN；另一方面，通常情况下，悬挑架的悬挑高度会低于20米，步距为1.8米，立杆纵距有1.5米，横距为1.05米。要应用I18构成悬挑梁，固定端的长度要达到悬挑长度的1.25到1.5倍之间。在这一过程中，悬挑支座所处位置的构件压应力将会达到32kN，固定端锚固点所受拉应力大约有16kN。由于外墙脚手架产生的作用力非常大，对构件单件及连接点的影响较强，所以施工人员在计算时必须要严格按照规定要求进行操作，避免影响因素为后续施工带来安全隐患。需要注意的是，这些作用力只会在施工期间出现，所以要在建筑结构设计期间整合研究，以此获取更加准确的数据信息。
3.4精准的力学分析
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。
参考文献
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论文作者:闫海青
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
标签：建筑论文; 构件论文; 结构论文; 结构设计论文; 混凝土结构论文; 塔吊论文; 尺寸论文; 《基层建设》2019年第29期论文;