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装配式建筑结构设计要点分析

 1.设计流程要点

    装配式建筑的设计流程增加了深化设计环节,在设计过程中,除了原有的设计内容,还增加了新的设计要求。在方案设计环节,设计人员应该对工程项目的规模、成本控制要求等较为熟悉。建筑物结构类型应该严格按照相关文件要求选用,要对剪力墙、柱体等构件的连接、位置合理设计,例如剪力墙的相对尺寸应该满足预制构件的设计要求。设计人员在设计装配式建筑过程中需要与施工单位共同确定设计与施工细节,共同商讨技术实施方案,为之后的设计提供有效的参考。在施工图设计环节,设计人员在进行结构设计时需要熟悉装配式建筑的构件生产等方面的技术要求,在设计施工图时要依据受力合理等原则合理选择预制构件的类型,并且协调好其与管线预埋的设计要求[2]。在结构深化环节,设计人员要注意与加工厂积极联系,双方共同设计构件加工图纸,必要时还需要进行构建脱模,并考虑吊钩等工件的预留。
2.预制构件的设计与拆分
    预制构件在设计时应该根据生产单位的工艺水平合理设计其尺寸,最大限度地减少尺寸误差,尽量避免因尺寸未达标而产生的质量问题。与此同时,设计人员还需要根据施工单位的吊装水平等因素进行设计。一些单位拆分预制构件主要是为了减少施工成本,出于对项目工程的成本控制的需要,也有部分施工单位拆分预制构件是为了施工能够顺利进行,优化施工流程,也有利于节点设计更为科学。建筑物在施工以及后续使用过程中会受到人为因素、自然因素以及特色因素的影响,而建筑物的可靠性与安全性也是行业、用户最为看重的指标之一,因此必须确保装配式建筑结构的安全性。拆分预制构件是为了进一步把握装配式建筑主体结构受力情况,也是为了了解预制构件的承载能力。例如在装配式混凝土结构时,要确定现浇与预制的范围,要明确结构构件的拆分位置、构件之间的拆分位置,同时要明确后浇区与预制构件之间的关系。在进行结构拆分时,应该根据实际情况尽可能地减少构件规格,要考虑结构是否合理,要对相邻构件的拆分进行了解,要合理选择构件接缝位置。例如在拆分装配式剪力墙结构设计时,应该多安排T型剪力墙,避免拆墙时拆分零散。对于需要添加翼缘的剪力墙,要合理设计翼缘长度,避免因边缘构件现浇长度太长影响浇筑[3]。除了考虑结构安全性问题以外,设计人员还需要考虑到构件运输、安装等方面的问题,要综合考虑这些环节的需要,不断调整预制构件拆分设计,才可以使设计更为合理。
3.构造节点的设计
    装配式建筑门窗等防水性能较差部位的构造节点应该加强构造节点设计,在设计时应该根据项目工程所在气候区、地理区域进行设计,满足建筑物防水的需求。例如,预制外墙板水平缝可以采用高低缝提高防水性能。在设计时,当装配式建筑物不考虑抗震要求时,结构的主要荷载为风荷载,风荷载作用时结构大多处于弹性状态,故而构造节点设计一般仅需满足内力要求。当建筑物需要考虑抗震要求时,建筑物结构的主要荷载为地震荷载,若地震荷载过大则结构极有可能进入塑性状态,因此构造节点设计在前者的基础上还有着特殊设计要求,即要根据构造节点极限承载力设计,要考虑到构建塑性时的局部稳定情况,要保证梁塑性时的侧向稳定。为了尽可能防止梁发生侧向弯扭失稳,在设计受弯构件塑性区时,应该根据两相邻支撑点间的间距、受压翼缘的宽度设置侧向支撑点。在设计构造节点时,还应该使节点构造简单,便于就位与调整,设计钢结构构造节点时还应注意避免厚钢板层状撕裂。同时,构造节点的接缝宽度与应该考虑地震荷载、风荷载的影响。在构造节点设计过程中,设计人员一定要关注不同连接节点的安全性能以及受力情况,要能够依据不同的连接方式采用不同的技术要求。
4.框架结构体系的设计
    框架结构体系在所有的建筑结构体系中应用最为广泛,大多被应用于高层建筑中,因此框架结构体系的设计必须引起大家的重视。在设计框架结构体系时,要注意“刚柔并济”,若结构太柔则容易出现变形现象,若结构太刚则容易出现局部受损等情况[4]。在设计时,还需要分清主次,要分清各部分构件的重要性,要尽可能确保重要构件在意外发生时不会垮塌、发生破坏,尽可能避免造成严重的后果。在设计时,倘若建筑布局不合理、较为混乱,则应该根据现有的布局设计框架体系结构,当建筑布局为哑铃状时,中间部位结构的板厚应该增加厚度,调整配筋。倘若地下水位偏高时,应该注重框架体系的防水性能设计。对于地下室,混凝土结构应该具有较强的抗渗性能,在配置混凝土材料时应该按照一定比例加入膨胀剂。框架结构体系建筑长度若难以达到伸缩缝间距要求,则应该增大配筋率,或者调节保温措施。当装配式建筑物梁截面过大时,设计人员应该认真计算变形、配筋率,必要时需采用加强措施。在设计出入口位置的女儿墙时,均考虑加构造柱,做好加密处理。
5.剪力墙结构体系的设计
    剪力墙是建筑物中主要承受风荷载与地震荷载的结构,具有防止结构剪切破坏的作用。剪力墙结构体系的设计也是一重点,设计人员在设计时需要把握以下重点:一是要全面考虑空间与结构问题。对于高层装配式建筑,其剪力墙的施工方式为对称样式。二是要避免单方向的剪力墙设置,在地震发生可能性较高的地区,需要根据建筑物的抗震需要确定剪力墙的厚度。三是在设计纵墙时,应该结合实际计算结果布置。四是要注重剪力墙边缘的构造设计,在设计时可在剪力墙边缘配置端柱,进而提高该部位的抗震能力,同时也要根据该部位实际受力情况加强端部与洞口两侧。


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