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装配式建筑结构的设计优化
摘要:目前我国建筑行业和人们生活水平的提高,结构设计是建筑工程的主要工作之一。结构设计是建筑工程中最为重要的一环,因为其直接关系到建筑物整体的质量和安全。 一般情况下,民用建筑的结构设计分为基础结构设计和上部结构设计。 基础结构设计是先根据工程的地质勘查报告来确定基础建设选用材料的等级和基础形式,然后设计出建筑结构的图纸。因此,在建筑施工过程中,设计人员应不断地创新建筑结构设计,提升建筑物的整体设计效果,从而保证建筑物的工程质量。
关键词:装配式建筑;施工技术;预制件连接点
引言
目前我国正全面推动城市化建设,对于建筑施工质量以及建筑功能有了更高的要求。传统的施工方式对于环境的污染比较大,且粗放式的管理也让建筑施工质量出现了各种各样的问题。在这样的背景下,装配式建筑应运而生,该建筑形式通过应用先进的施工技术,能够有效避免传统建筑施工中的弊端,降低环境污染。但装配式建筑在发展过程中,其结构设计也存在些许不足。基于此,本文主要对装配式建筑结构体系的设计要点进行探讨,分析装配式建筑的发展趋势。
1装配式建筑
装配式建筑是指提前预制部件,在施工场地装配而成的建筑,预制部件一般在工厂内进行制作,再运输到施工工地上进行拼接。该种建筑方式能够提升建筑施工的效率,并且有着节能、环保等优势。装配式建筑有升层升板、盒式、骨架板材、砌块以及板材等五种建筑类型。将建筑与装修进行融合,使形成的模式更具设计多元化、施工装配化、功能现代化以及生产车间化,使传统的建筑行业创新成集成、环保、节省以及科技的现代化模式,贯彻科学发展观理念。
2装配建筑具有的特点
2.1施工便捷,简易
模块化的作业方式,让装配式建筑能够大批量生产预制部件,应用到后续各个施工中,这种批量生产的难度低,在后续施工中,只需要将预制部件输送到施工现场进行组装即可。
2.2绿色环保
装配式建筑的大量安装部件生产,都是在固定的车间完成的,这极大的降低了施工现场的垃圾污染,同时也避免了施工材料的大量浪费。这符合我国绿色发展的倡导,更有利于提升施工企业的经济效益。
3装配式建筑相关设计关键
3.1框架结构体系设计
当前我国大部分的大型商场建设,都采用的装配式建筑结构。就商场本身来讲,框架式体系结构质地轻,且运输方便,在大型商场建设中应用广泛。尤其是高层框架,能够更好地展现装配式建筑结构的综合性能。在应用框架结构体系的装配式建筑时,大部分的部件都是在车间里生产加工的,像内外墙板、叠合板、空调板、阳台、预制梁等相关部件,都是在车间里完成的。加工完成后通过运输车辆,送至建筑工程施工现场,随后在现场完成现浇处理等下一步的施工步骤。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,就现下的预制框架柱底来讲,其强度的等级最低也要达到C30;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。
3.2在钢筋设计上的作用
利用BIM技术在进行建筑图纸设计和生成时,设计人员可以获得建筑的剖面图和平面图不同的图形形式,能够对建筑物各类尺寸信息进行充分展现,这其中便包括钢筋这一重要材料的尺寸信息。信息化的技术手段可以强化装配式建筑钢筋的设计效果,设计人员可以利用BIM技术,对需要使用到的钢筋数量和相关参数进行准确的分析研判,为钢筋整体布局设计奠定良好的基础。比如,在设计预制梁钢筋时,需要对梁跨中后浇带纵筋进行切开处理,之后才能开展浇筑工作,这样便可以为后续开展的其他施工环节提供便利。在对梁段最大值进行设计分析时,需要对箍筋进行加密处理,要设计出钢筋与箍筋所需要的数量以及箍筋之间的距离。利用BIM技术便可以通过模拟分析的方式,对这一系列复杂的数据进行分析和设计,而且分析的结果几乎是与实际情况一致的,有很强的精准性和科学性。
3.3结构体系与电源系统优化
在装配结构设计中,应综合分析建筑结构功能性、安全性、抗震性等,还应注重构件制作与施工标准等,做好构件设计、拆分、吊装等多项优化工作,确保结构设计与构件生产、运输、安装等环节质量优良,完善工艺流程。在施工图设计期间,应多方研究方案可行性,对各个构件进行精细化处理,节约构件生产、运输与吊装的成本投入,具体如下:(1)框架结构。①严格按照设计规定选择混凝土强度等级,在框架结构优化中,要求框架柱、梁的混凝土强度等级超过C30;②注重预埋件设计,作为框架体系的关键内容,预埋件应与主体紧密结合,承担传递结构内力;③严格按照平面设计原则,使框架柱、框架梁的中心线重合,如若难以重合,应在设计中重视偏心因素;尽量将竖向构件也对齐,避免出现偏心情况。(2)剪力墙结构。①优化承重墙板。此类墙板作为该建筑中的关键结构之一,应将其搭建在两侧山墙上,利用结构分析软件进行内力分析,使墙板能够充分承受竖向与横向载荷;②保障装配建筑的整体性良好,使节点位置能够传递更多内力,节点连接位置稳定可靠,符合长期应用需求;③在设计期间应注意现场运输、吊装与安装等因素的影响,在分块设计期间,应结合施工现场实际情况,判断承重墙板拼接位置是否满足设计假定;纵向接缝应尽可能避免设置在墙边缘构件位置;在设计期间还应验算该构件能否满足正常状态与极限状态下的应用要求。
3.4图纸生成
通过BIM技术形成建筑结构的模型之后,装配式建筑设计人员要二次深化三维图纸。把建筑工程的生产加工类别信息数据转变成二维工程设计图纸,之后,再借助二维设计图纸生产、加工装配式建筑结构,将设计图纸进行深化,能够明确构件信息。现阶段,装配式建筑的构件数量庞大,如果采用一贯的施工模式,不能满足客户的实际需要;在装配式建筑设计部件中使用BIM技术,可以使设计数据信息更加精准。与此同时,分析、调整三维模型可以使建筑工程内部结构指标更加协调,尽可能防止在施工过程中,施工操作偏离施工方案。
结语
就当前的建筑行业来讲,依旧存在机械化程度不高的弊端,同时在建设过程中,浪费大量的施工材料,建筑垃圾多。在这样的发展形势下,应用装配式建筑无疑是推动建筑行业发展的有效手段。同时装配式建筑也是推动我国绿色建筑发展的形式之一。而节点模型的应用,无异于在传统建筑和装备式建筑的竟备过程中,又提供了极大的安全保障。我们应当鼓励对于装备式建筑的研究,并严格对其施工过程进行管理,相信在未来装配式建筑会在当代建设浪潮中提供至关重要的帮助。
参考文献
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