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装配式建筑结构设计的参数选取和优化途径

时间:2020-11-04 来源:《湖南高速铁路职业技术学院》
作者:刘靖 魏秀瑛

  摘    要: 文中对装配式建筑结构设计优化路径进行了阐述和分析,仅供参考。

  关键词: 装配式; 建筑结构; 优化路径;

  Abstract: This paper mainly expounds and analyzes the optimization path of prefabricated building structure design for reference.

  Keyword: Assembly; Building structure; Optimal path;

  1、 装配式建筑结构设计思路和要求

  1.1、 思路

  在采用装配式结构进行设计的过程中,首先要明确设计思路,因为装配式建筑的结构构件具有独立性,合理的设计可以减少异形构件,从而保障装配式建筑整体结构的质量,同时也能降低建设成本。在设计的过程中,应该从尺寸、配筋等多个方面着手考虑,同时还要做好节点锚固、构配件拆分等工作[1]。如果采用程序化的设计方式,会导致建筑外形过于单一,梁、板、柱等内部结构尺寸保守单一,不利于房间利用率的提升。所以,可以利用BIM技术来优化设计,从项目规划、概算、预算、物业等多个环节入手,实现全生命周期智能动态控制和管理。在BIM技术应用的过程中,可以采用revit+国内插件进行建筑的创建和设计。在结构设计的过程中,可以采用PKPM计算配筋量,同时也可以对层侧移刚度进行计算。以BIM技术为基础,进行装配式建筑结构设计,可以使设计思路更加清晰、合理。

  1.2、 要求

  在装配式建筑结构设计的过程中,设计人员要要采用科学合理的设计方案,如上文所述,可以基于BIM技术进行设计规划。结构设计不仅要保障结构质量,还要增强建筑功能性,同时控制工程成本,确保各类资源的合理配置和应用,进而使装配式工程的整体效益得到提升,同时也可以促进装配式结构设计方案的改进和优化。通常,装配式建筑结构设计包括两个方面:一方面,要明确功能需求,合理进行结构布局,详细分析柱节点等内部结构分布情况;另一方面,根据工程整体水平,对结构体系、材料等参数进行配置和设计,确保设计的科学合理。
 

装配式建筑结构设计的参数选取和优化途径
 

  2 、装配式建筑结构设计的参数选取

  2.1、 参数设计

  以某建筑工程为例,该建筑工程中的楼宇一共分为两类,分别是A楼和B楼,A楼有6栋,共20层,采用25.6m×17.2m的框支剪力墙结构。以A楼为例进行分析,利用分析程序计算各项参数,具体输入参数包括结构重要性系数、场地类别、设防烈度、设计地震加速度、嵌固端位置等等。采用BIM模型计算的方式可以获得相应的参数数据:以结构重要性系数来说,部分框支剪力墙的系数为1.0,地震作用计算信息为地震作用夹角,单向/双向/偶然偏心的角度为0°/90°。

  2.2 、结构选型

  在工程设计的过程中,为了减少塔楼沉降差异,进而出现各类问题。塔楼规范裙房外会设置沉降缝,塔楼一层结构楼板比裙房高1.2m,所以在周围设置水平加腋大样,以此确保水平力可以顺利传递。不仅如此,核心筒采用细腰型布置的方式,结构在核心筒外墙两侧增加了宽度为1m的结构连板,以此确保楼板宽度在5m以上。为了满足装配和预制的要求,预制构件选择凸窗、阳台和部分楼板。

  3 、装配式建筑结构设计的优化路径

  3.1 、优化内容

  从前文可以看出,装配式建筑结构设计要对多项内容进行优化和完善,包括设计流程、计算方式、设计体系、技术体系、预制构件等等。在设计流程方面,技术人员不仅要做好结构本身的设计和规划,还要了解工程生产水平和生产效率,分析工程生产作业对装配式建筑结构设计造成的影响。也就是说,要对生产、运输、装配等工作进行有效的规范和设计,确保各个环节的顺利衔接,尤其要做好构建设计、拆分设计等工作,保障建筑设计的合理性,同时也可以促进生产工序的简化、装配效率的提升,进而不仅降低投入成本,还能提升建筑的使用寿命;在计算方式方面,设计人员应该充分考虑结构特征,然后采用合理的计算方式。例如,要合理计算大型构件数量、位置、连接等参数。如前文所述,可以采用BIM技术进行管理和计算,建立真实的建筑模型,利用软件计算模型中的各个参数,并进行模拟分析;在设计体系优化方面,设计人员要充分了解装配式建筑结构的特点和优势,着重优化结构标准设计体系,了解居民对建筑的需求,增加结构设计种类,并不断完善走廊式组合、单元式组合等构件的功能,使其可以更好的发挥作用;在技术体系优化方面,设计人员不仅要了解工程要求,还要结合实际施工情况,选择最合理的结构体系。例如,在实际施工的过程中,设计人员可以根据剪力墙预制形式的差异性选择不同的剪力墙形式,可以采用单一预制叠加剪力墙,也可以采用双预制叠合剪力墙;在预制构件优化方面,可以从构件拆分、构件节点两个方面进行优化。根据工程实际要求和相应的装配率,综合衡量预制组合梁、楼梯等构件,尽可能减少外脚手架的使用次数。可以采用钢筋套筒的方式,同时做好成本控制工作。

  此外,可以应用射频技术、网络技术进一步促进装配式建筑结构的优化和改进。近年来,这两种技术的应用十分广泛,已经逐渐成为装配式建筑结构设计优化过程中不可或缺的两种应用技术。利用这两种能够技术,可以实时监控检组构建的生产、存放、检测、安装等工作,检测流程、结构、信息数据等可以存储在计算机中,并利用网络技术进行信息资源的共享,从而为装配式建筑结构设计优化提供更多参考依据。

  3.2 、优化路径

  要实现设计优化,就要从多个方面入手:首先,保障设计资料完整可靠。设计人员要做好资料的收集和管理工作,根据相关的规范要求进行资料的审核和存储,明确外界因素、人文因素、技术因素、计算误差等条件对项目的影响,同时采取有效的预防措施,确保设计的合理可靠;其次,加强生产厂家管理工作。从目前的发展情况来看,要提升装配式建筑结构的设计质量,强化生产厂家管理力度十分重要。只有落实有效的管理工作,才能保障厂家严格按照规范要求进行设计和生产;最后,做好设计监管工作。企业管理部门要明确自身职能,采取有效的管理措施,建立完善的管理机制,确保设计人员有足够的能力和职业素养,进而保障装配式建筑结构设计的合理性。

  4、 结语

  综上所述,随着装配式建筑的不断增多,人们对建筑质量的要求也在不断提高。为了满足人们对建筑的要求,设计人员要不断进行结构设计的优化和改进。通常要从设计流程、计算方式、设计体系等方面着手优化,通过有效的监督和管理工作确保设计优化的有效性,从而促进装配式建筑工程项目效益的全面提升。

  参考文献

  [1] 马彬.装配式建筑的结构设计优化探讨[J].名城绘,2018(5):471-471.

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