装配式建筑及其设计要点探析
摘要：装配式建筑具有成本低、节能环保、施工效率高等特点,是未来建筑业发展的主要方向之一。为了推进装配式建筑的可持续发展,相关人员要充分重视装配式建筑的设计工作,明确各环节的设计要点,不断优化设计方案,将装配式建筑设计与后续的施工工作结合起来,在提高建筑质量的同时,节约施工成本,从而帮助建筑企业获取更多的经济效益。
关键词：装配式建筑；设计要点；应用 引言
在装配式建筑结构设计中，保证结构设计的有效性具有重要意义，此项工作是装配式建筑设计中不能忽视的重点。它不仅需要满足当前装配式建筑使用方面的功能要求，还要确保在结构上的合理性和安全性，同时要兼顾经济、社会、环境等多方面效益。有效开展装配式建筑结构设计管理，可以从多方面加强装配式建筑质量，也能推动装配式建筑行业的健康发展。
1装配式建筑结构的概述
20世纪初，装配式建筑的概念应运而生。但由于预制单元的形式很简单，所以阻碍了装配式建筑的推广应用。随着各种新技术和新材料的发展，极大地促进了预制结构形式的多样化，并通过与现浇建筑之间的有效链接，导致行业内对装配式建筑的研究和应用越来越多。装配式建筑中的关键接头和钢筋的主要结构可等效于现浇，可以有效节约资源和能源，提高材料利用率，减少建筑垃圾对环境的影响，实现建筑节能的同时改善建筑功能和结构性能，从而降低现场施工要求，最终实现低能耗，低排放的建筑过程，促进我国建筑业的整体发展，达到节能减排的目标。
通常装配式建筑分为两部分，即预制和组装。组装是将所有建筑构件都在工厂制造，然后将完成的建筑构件运输到项目现场，根据结构设计实施构件装配。
装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表。装配式建筑已成为建筑业发展战略的组成部分，对建筑业的绿色发展和人民生活质量的提高具有重要意义。装配式建筑必将成为未来的重要趋势。
2装配式建筑设计要点 2.1做好平面设计
装配式建筑施工的顺利开展离不开合理的平面设计,设计人员需要按照规范化设计原则来进行平面设计。首先,设计人员需要保障装配式建筑模块尺寸的准确性,在这个过程中,设计人员需要按照模数协调的基本原则,对模块尺寸进行有效优化,以保障模块的尺寸更加合理。其次,在控制预制构件规格的时候,设计人员需要保证设计方案的合理性,并且合理控制成本。再次,设计人员需要有效保证零部件参数的准确性,全面提高零部件设计的合理性。最后,针对施工图纸,设计人员还需要对各种预埋要求进行集中分析,增强各预制配件连接点的防火与防水性能,从而全面提高设计效果。
2.2设计预制构件
在预制构件设计过程中,设计人员需要严格按照科学化设计原则开展相应的工作,在标准化设计的基础上,有效控制构件的类型以及成本。例如,预制楼板可直接采用叠合楼板的形式。在设计内墙预制构件时,设计人员需要采用隔音效果良好、容易拆装的隔音板,如陶粒混凝土板、蒸压轻质加气混凝土条板（ALC板）等。厨卫等区域的渗漏风险较大,因此这些区域的防渗漏设计也至关重要。对于阳台区域,设计人员则需要提前做好栏杆孔、管流洞、开关孔等设计工作。在设计楼梯时,设计人员可在预制楼梯上直接设置滑动铰,并采用防滑落的措施来保证楼梯使用安全。对于预制楼梯的制作,设计人员还应该做好梯段重量的控制工作,将其重量控制在合理的范围之内；对于较长的预制楼梯,设计人员可以考虑将其分成两个部分来进行制作,然后分别进行吊装,从而保证预制楼梯安装的效率和质量。
2.3设计节点
在装配式建筑节点设计中,设计人员需要充分考虑叠合板接缝位置、预制板安装节点等问题。在对预制板进行拆分时,相关人员应先对受力较小的部位进行拆分,减少接缝对叠合板受力的影响。预制板分为有外伸板底纵筋的预制板和无外伸板底纵筋的预制板这两种,其中,在设计无外伸板底纵筋的预制板时,设计人员通常需要在支座处增设受力钢筋。在装配式装修节点设计中,卫生间的防排水措施是最为关键的部分,设计人员应做好相关优化设计工作。装配式卫生间一般采用装配式防水墙面及防水底盒相结合的形式,在防止水从墙面渗入墙体的同时,将墙面的水通过防水底盒汇集到地漏顺利排走。在这个过程中,设计人员要做好防渗施工材料的选择工作。
2.4装配式框架结构设计
为了更好地保障装配式建筑的承受能力符合标准要求，在框架结构体系设计中需要注意以下几点：首先，要对强度等级做好科学控制。针对预制柱混凝土进行设计时，要严格按照《混凝土强度检验评定标准》来确定强度等级，根据立方体抗压强度的标准值来进行确定；其次，设计要遵循平面设计原则。梁柱中心线要保障竖向平面一致，同时纵向对齐；最后，要对预埋件进行科学设计。作为框架结构体系的装配式建筑，预埋件是其结构中的重要组成，实际设计工作中，要将不同位置的预埋件进行有效连接，这样才能够让剪力和受轴力能够保持稳定状态。装配整体式结构中，节点及接缝处的纵向钢筋连接宜根据接头受力 、施工工艺等要求选用机械连接 、套筒灌浆连接 、浆锚搭接连接 、焊接连接 、绑扎搭接连接等连接方式，并应符合国家现行有关标准的规定 。
2.5装配式剪力墙结构设计
第一，做好承重墙板的设计。在装配式剪力墙结构体系中，承重墙的作用至关重要，上部分楼层的重量需要它来支撑，承重墙的设计必须合理，这就需要提高内力计算的准确性，保证数据精准，并研究和设计对抗侧力；第二，把控好钢筋的直径与强度。预制构件之间良好的连接性是能够直接影响剪力墙结构体系整体性能的。在设计工作中，需要提升构造可靠性和保障传力性能。如果装配式建
筑存在抗震能力差的问题，可以提升钢筋直径与强度两方面进行有效解决；第三，设计好现场吊装环境之间的联系。在剪力墙结构体系中，多采用的是分块设计。在这个设计过程中需要充分考虑房间构造以及拼接位置之间的关系，在对竖向接缝进行设计时，要注意不能将多个构件应用到同一个建筑结构中。
2.6装配式钢结构设计
装配式钢结构是指装配式结构与钢结构相结合而形成的建筑结构形式。装配式钢结构的优势主要表现在以下几个方面。第一,构件可以通过工厂标准化生产来实现预制。这种构件预制方法,能够有效地降低材料的损耗量以及材料的使用量,有利于控制总成本。第二,预制构件可以直接在施工现场进行装配,工程量和用工量都较少,并且能够在一定程度上缩短施工周期。第三,装配式钢结构住宅能够减少现场切割作业,因此其对环境造成的影响较低。
在装配式钢结构设计方面,设计人员需要注意以下几点。第一,支撑连接节点设计。支撑是装配式钢结构住宅的重要传力部件,主要由临时的固定预制构件组成。设计人员要做好校正工作,确保支撑安全。另外,梁柱连接节点是钢梁与钢柱之间的交汇点,它是装配式钢结构住宅预制构件中的重要支撑连接节点,因此梁柱宜采用刚性连接。在设计过程中,设计人员需要对梁柱受弯承载力、受剪承载力、节点的抗剪强度、柱水平加劲肋板厚度等进行准确验算。如果支撑节点设计不合理,就容易导致构件出现脆性破坏的问题。第二,楼板节点设计。在装配式钢结构设计中,设计人员可以直接选择性能良好、施工方便的钢筋桁架楼承板,这种楼承板属于一种一体化构件,在应用于实际施工后,钢筋就会自动承受混凝土楼板的自重,原本存在于混凝土之中的拉应力也会得到转移,并且这种楼承板在使用过程中能够大幅度降低正负弯矩区混凝土的拉应力,从而减少混凝土裂缝的出现。
结束语
最近几年,我国积极倡导节能减排,碳达峰、碳中和已经被提升到国家战略高度。建筑行业作为一个高耗能、高污染的行业,要紧跟国家战略,保护好蓝天绿水。装配式建筑的出现,为建筑行业的转型升级提供了机遇,建筑行业应加大对装配式建筑设计的研究力度,以实现节能环保目标。
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