裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化淺析

廖 鵬

(北京中景昊天工程設(shè)計(jì)有限公司河南分公司,河南 鄭州 450000)

在建筑設(shè)計(jì)中,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著廣闊的發(fā)展空間,為了實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的進(jìn)步與完善,需要我們根據(jù)其設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化,讓裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有規(guī)范性、合理性和專業(yè)性,實(shí)現(xiàn)對我國建筑行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)。優(yōu)化裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提升建筑施工質(zhì)量,節(jié)約建筑建設(shè)成本,從設(shè)計(jì)的層面對建筑行業(yè)進(jìn)行影響,實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

1 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

由于裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有使用性和可行性,這就意味著設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)有著一定的要求,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求體現(xiàn)在其專業(yè)和精細(xì)的設(shè)計(jì)上,在其設(shè)計(jì)的過程中要遵循以上標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前,首先要對建筑結(jié)構(gòu)的安全進(jìn)行保證,保證建筑結(jié)構(gòu)安全是一切設(shè)計(jì)的前提,在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要將隱患予以根除。其次就是對建筑功能的保證,進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略建筑功能的設(shè)定,需要在保證建筑功能的基礎(chǔ)上來進(jìn)行相應(yīng)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要對節(jié)能減耗的問題進(jìn)行考慮,從設(shè)計(jì)的角度來實(shí)現(xiàn)對建筑施工成本與能源的節(jié)約,符合我國相關(guān)政策的要求,讓建筑設(shè)計(jì)符合精細(xì)化設(shè)計(jì)的理念與標(biāo)準(zhǔn)化管理的要求。

2 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

在對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化前,需要對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析,經(jīng)總結(jié)后包括以下幾點(diǎn)：

第一,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案制定。該階段所需要進(jìn)行注意的要點(diǎn)是要確保方案具有合理性和可行性,對建筑設(shè)計(jì)中需要顧慮的各個(gè)方面進(jìn)行考慮,包括建筑的戶型、分縫、柱網(wǎng)布置及立面造型等。裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的制定需要與專業(yè)人員進(jìn)行充分的討論和溝通,確保該設(shè)計(jì)方案的安全性和功能性能夠得到保障,合理控制建筑結(jié)構(gòu)的高度、不規(guī)則程度和復(fù)雜程度等,實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

第二,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程。該階段的要點(diǎn)主要體現(xiàn)在對設(shè)計(jì)相關(guān)因素的控制,包括設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)體系和建筑材料等,針對這些因素進(jìn)行分析和比較,從中選取合適的方案融入裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),是裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)之一。

第三,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙符合標(biāo)準(zhǔn)。想要將裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)投入具體的施工環(huán)境中,具有精細(xì)化的圖紙必不可少,實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)審及優(yōu)化是具有必要性的,在配筋原則、模型調(diào)整和計(jì)算把控方面按照標(biāo)準(zhǔn)化的流程進(jìn)行,降低返工帶來的經(jīng)濟(jì)損失,保證整個(gè)建筑施工的順利進(jìn)行[1]。

3 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

3.1 建立裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所不同,由于其設(shè)計(jì)與建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系有著密切的關(guān)系,在設(shè)計(jì)中建立裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系是具有必要性的。設(shè)計(jì)體系應(yīng)當(dāng)具有標(biāo)準(zhǔn)性,包括標(biāo)準(zhǔn)化交通核模塊和標(biāo)準(zhǔn)化戶型模塊。標(biāo)準(zhǔn)化交通核模塊是為了將不標(biāo)準(zhǔn)的交通和通過建立設(shè)計(jì)體系的方式調(diào)整成標(biāo)準(zhǔn)化交通核,減少因?yàn)榻煌ê瞬唤y(tǒng)一而產(chǎn)生的過多建筑構(gòu)件種類,使得裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜,不具有實(shí)際應(yīng)用的意義。標(biāo)準(zhǔn)化戶型模塊是對戶型內(nèi)部的功能尺寸進(jìn)行合理的調(diào)整,這是為了讓建筑模數(shù)能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),通過對內(nèi)部空間的進(jìn)深或者開間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化[2]。

3.2 規(guī)范裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

如果裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程不夠規(guī)范,就會(huì)使得設(shè)計(jì)與生產(chǎn)之間可能出現(xiàn)脫節(jié),對后續(xù)施工進(jìn)度有所影響。在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,就需要以全局的眼光看待整個(gè)建筑施工,將后續(xù)可能涉及到的問題都考慮到設(shè)計(jì)中來,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程不僅僅是對建筑功能的展現(xiàn),還要對精細(xì)化設(shè)計(jì)和構(gòu)件的拆分進(jìn)行充分的考慮。例如,A企業(yè)在對一處住宅進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),沒有考慮到一處構(gòu)件的生產(chǎn)過為復(fù)雜,其功能與其制造的成本不具有高的性價(jià)比,屬于成本上的浪費(fèi),導(dǎo)致后續(xù)施工過程中出現(xiàn)了兩項(xiàng)問題。一是該處構(gòu)件的生產(chǎn)成本過高超出了原本的預(yù)算,對企業(yè)的利潤造成了影響。二是該處構(gòu)件由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜無法大批量生產(chǎn),嚴(yán)重影響了建筑施工的進(jìn)度。該案例表明規(guī)范裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程是十分必要的,在施工過程中起到承上啟下的作用,流程的規(guī)范性確保了設(shè)計(jì)與其他方面的緊密聯(lián)系,在不脫節(jié)的前提下密切配合,實(shí)現(xiàn)高效的建筑建設(shè)。

3.3 細(xì)化裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)體系的選擇是實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化的一項(xiàng)措施,從技術(shù)的角度來完善裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),讓設(shè)計(jì)不只是停留在表面,更能細(xì)化到建筑施工時(shí)所采用的技術(shù),體現(xiàn)了精細(xì)化的設(shè)計(jì)理念,在節(jié)約資源的同時(shí)讓裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)施更加順利。在實(shí)際的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不同設(shè)計(jì)可以選用不同的技術(shù),同樣的設(shè)計(jì)也可能面對多種技術(shù)的選擇,這就需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行衡量比較,選擇具有較高性價(jià)比的一種技術(shù)來完成預(yù)定的設(shè)計(jì)[3]。例如,北京A建筑項(xiàng)目在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),有著45%的裝配預(yù)制率,其設(shè)計(jì)就將每個(gè)環(huán)節(jié)所使用的技術(shù)進(jìn)行了細(xì)化,包括使用外保溫復(fù)合水泥板外墻作為預(yù)制外墻,將疊合梁和疊合樓板作為建筑內(nèi)部所使用的梁板,充分考慮建筑的設(shè)計(jì)理念和所處環(huán)節(jié),將建筑施工進(jìn)行了模擬分析,從而得出最合適的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。

3.4 預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行優(yōu)化預(yù)制,節(jié)點(diǎn)連接的設(shè)計(jì)優(yōu)化可以提升建筑的使用性能,讓建筑的抗震能力得以加強(qiáng),實(shí)現(xiàn)安全化、科學(xué)化和合理化的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中對于節(jié)點(diǎn)連接方面的設(shè)計(jì)主要使用套筒、預(yù)埋件和鋼筋等,這種方法雖然能夠保證建筑的安全性能,但是隨之而來的成本問題擠占了企業(yè)的利潤空間,無法滿足企業(yè)在經(jīng)濟(jì)收入方面的需求。對節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的優(yōu)化,降低在節(jié)點(diǎn)連接中使用構(gòu)建的成本,在保證建筑設(shè)計(jì)具有充分安全性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。例如,在現(xiàn)階段建筑建設(shè)中較為普遍使用的鑄鋼連接就是節(jié)點(diǎn)連接的其中一種類型,這種連接方式具有整體澆筑和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),能夠適應(yīng)多種建筑設(shè)計(jì)的要求,但是其缺點(diǎn)也影響著建筑設(shè)計(jì)師對其的選擇的,較高的成本和自重,對工藝方面的高要求,無一不制約著裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展,需要我們通過改進(jìn)技術(shù)的方式來對其進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)和合理的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

3.5 降低裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本

面對裝配式建筑成本較高的問題,不僅對裝配式建筑的普及有所影響,還制約了裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用,除了從設(shè)計(jì)的角度來對使用成本進(jìn)行降低,可以通過利用相關(guān)政策的方式實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。合理使用法規(guī)與政策實(shí)現(xiàn)裝配式建筑成本的降低,需要國家和相關(guān)部門對政策有所出臺,推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展,給予裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加廣闊的使用空間,讓其在大范圍工業(yè)化的環(huán)境中得以占有主要的地位,也能夠得到更多的福利待遇。想要通過降低成本的方式實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化,將政府和有關(guān)部門出臺的獎(jiǎng)勵(lì)政策加以正確的利用是優(yōu)化的措施之一,這種獎(jiǎng)勵(lì)政策惠及的是進(jìn)行裝配式建筑建設(shè)的企業(yè),保證了建筑企業(yè)的利潤才能夠讓更多的企業(yè)加入到建設(shè)裝配式建筑的隊(duì)伍中來,推動(dòng)我國裝配式建筑的發(fā)展與普及,通過合理降低工程造價(jià)的方式實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)化的迅速發(fā)展。

4 結(jié)論

綜上所述,裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化,引入先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)計(jì)理念,從多個(gè)角度對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善,達(dá)到建筑建設(shè)中的最大化綜合效益。面對現(xiàn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足,需要對該設(shè)計(jì)進(jìn)行足夠的重視,建立裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系,規(guī)范裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程,實(shí)現(xiàn)建筑成本的有效降低,保證科學(xué)、可行和合理的建筑設(shè)計(jì)。