裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計要點及其發(fā)展研究

王靖 李少語

通訊作者：王靖，1987年1月，女，漢族，河南新鄉(xiāng)人，現(xiàn)任鄭州城市職業(yè)學(xué)院職稱講師，研究生。研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。

摘要：近年來我國經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展，城市化進程的腳步不斷加快，對我國的整體建設(shè)和發(fā)展，做出了極大的促進。隨著城市化進程的不斷發(fā)展，對于城市建筑的需求標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)量都在不斷地提升著，對我國建筑行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了極大的帶動作用。裝配式建筑結(jié)構(gòu)是早期所提出的一種建筑思路，而隨著科學(xué)技術(shù)以及相關(guān)的設(shè)計思維的提升，裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系逐漸成熟，開始廣泛的應(yīng)用于我國城市建筑的各項工程發(fā)展中，對我國的建設(shè)發(fā)展，做出重要貢獻。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑結(jié)構(gòu);體系;設(shè)計

Abstract： In recent years，with the rapid development of China’s economic construction and the constant acceleration of urbanization， great progress has been made in the overall construction and development of China. With the continuous development of the urbanization process， the demand standards and quantity for urban buildings are constantly increasing， which has greatly promoted the development of China’s construction industry. Prefabricated building structure is a kind of architectural idea put forward in the early days. With the improvement of science and technology and related design thinking， the prefabricated building structure system has gradually matured and has been widely used in the development of various projects in China’s urban construction， making important contributions to China’s construction and development.

Keywords： Prefabricated building structure; system; design

一、前言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，使各類建筑的數(shù)量不斷的增多。但隨著各類建筑的不斷增多，以及各項建筑施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使人們對于城市建筑的各項性能、質(zhì)量都提出了更高的要求。目前，城市建筑正在由傳統(tǒng)的建筑發(fā)展體系，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色、低碳、快捷的建設(shè)發(fā)展思路中，因此，裝配式建筑結(jié)構(gòu)正在逐漸成為我國的施工建設(shè)的重要模式。

二、裝配式建筑

裝配式建筑是由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑。裝配式建筑，按照預(yù)制構(gòu)件的形式和施工方法，一般分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑等五種類型。

隨著我國的建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，以及相關(guān)工業(yè)技術(shù)的不斷進步，建筑房屋不再拘泥于傳統(tǒng)技術(shù)形式中的堆砌等形式。建筑房屋可以通過預(yù)制相關(guān)部件，使房屋的建筑結(jié)構(gòu)能夠像機器生產(chǎn)一樣，成批成套地制造。只要將預(yù)制好的相關(guān)房屋構(gòu)件，運送到工地中，然后將相應(yīng)的房屋預(yù)制構(gòu)件裝配起來，并進行相應(yīng)的后期處理，就可以完成了工程的整體建設(shè)。

2008年國內(nèi)首例流水線式生產(chǎn)的萬科新里程項目的兩棟住宅樓在上海誕生。該項目的外墻結(jié)構(gòu)完全采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在工廠生產(chǎn)出墻板，在現(xiàn)場對每一面墻進行拼裝就可以組合出標(biāo)準(zhǔn)的模塊式房屋，房子的建造過程好像流水線上進行生產(chǎn)一樣。20棟和21棟PC裝配式樓主體結(jié)構(gòu)一直以每層5天的進度順利向上推進，現(xiàn)場工人最大可減少89%，大大減少了現(xiàn)場安全事故的發(fā)生率。

裝配式建筑是在20世紀(jì)所提出的一種建筑施工技術(shù)，但由于當(dāng)時的相關(guān)施工技術(shù)等因素的制約，導(dǎo)致預(yù)制裝配式建筑技術(shù)難以達到預(yù)期的效果，因此，便被擱置了[1]。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及我國工業(yè)建設(shè)的不斷進步，使我國的建筑工程施工技術(shù)也在不斷地進步，使預(yù)制裝配式建筑完全能夠達到預(yù)期的效果，對我國的建筑工程發(fā)展，做出極大的貢獻。

早期的裝配式建筑外形非常呆板，在實際的應(yīng)用中，很難做到推廣。隨著我國工業(yè)技術(shù)，以及相關(guān)構(gòu)件的設(shè)計思維和預(yù)制技術(shù)水平的不斷提升，使預(yù)制裝配式構(gòu)件的外觀也在不斷地變化著，預(yù)制裝配式構(gòu)件更具有靈活性和多樣性。預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件不僅能夠成批量的生產(chǎn)建造，而且構(gòu)件建筑樣式豐富，應(yīng)用更加廣泛。

在國外有一種活動住宅，就是一種很先進的裝配式建筑，每一個住宅單元就像是一輛大型的拖車，在實際的應(yīng)用中，只要通過特殊的汽車就能夠把它拉到現(xiàn)場，然后再由起重機吊裝到地板墊塊上，與預(yù)埋好的水道、電源、電話系統(tǒng)相連，就可以使用了?；顒幼≌瑑?nèi)部有暖氣、廚房、餐廳的相關(guān)生活設(shè)施?；顒幼≌軌騿为毿纬梢粋€單元，也能夠互相連接起來。

三、預(yù)制裝配式建筑的主要特征

在傳統(tǒng)建筑行業(yè)的施工建設(shè)過程中，建筑工程施工是將各項施工所使用的基礎(chǔ)材料，投入工地中，然后進行整合應(yīng)用，一點一點地完成工程的建設(shè)。預(yù)制裝配式建筑是通過將建筑工程在施工中需要應(yīng)用的建筑構(gòu)件，按照相應(yīng)的施工需要進行分別設(shè)計，按照相應(yīng)的設(shè)計圖紙，對不同施工環(huán)節(jié)中應(yīng)用的建筑構(gòu)件進行分別設(shè)計，將材料與施工兩種不同的施工環(huán)節(jié)分別進行，極大地改善了施工建設(shè)的工作效率，對工程項目的建筑施工帶來了極大的便捷[2]。

傳統(tǒng)建筑工程在施工時，存在明顯的工業(yè)化程度低、能耗高、廢棄物高、設(shè)計施工效率低、裝飾裝修質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。在我國建筑工程的傳統(tǒng)施工形式中，由于本身的工業(yè)化程度低，導(dǎo)致在施工建設(shè)的過程中，需要消耗大量的人力，來完成施工作業(yè)。由于需要應(yīng)用的大量的人力，而相應(yīng)的具有專業(yè)素質(zhì)的工作人員數(shù)量，不足以滿足我國建筑快速發(fā)展的人力需求，導(dǎo)致大量的非專業(yè)化工作人員參與，在建筑工程的施工過程中，各種施工問題頻發(fā)，技術(shù)、安全等問題層出不窮，對工程的進度造成嚴(yán)重的影響。

在傳統(tǒng)的建筑工程施工過程中，由于本身的施工技術(shù)水平較低，導(dǎo)致在實際的施工過程中，需要消耗大量的能源，包括水、電等，而這些能源的大量消耗，使工程建設(shè)需要更多的成本。這樣不僅造成嚴(yán)重的能源浪費，也對工程的施工進度造成嚴(yán)重的影響。廢棄物高也是傳統(tǒng)建筑工程項目施工過程中存在的一項重要特征。在傳統(tǒng)的建筑工程項目施工過程中，由于工程建設(shè)需要對很多原材料進行修正，保證材料能夠更好地在不同的環(huán)境中發(fā)揮自身的價值[3]。

與傳統(tǒng)建筑工程項目施工相比，預(yù)制裝配式建筑具有現(xiàn)場作業(yè)強度低、品質(zhì)高、垃圾少、材料利用率高、污染管控到位、人工成本易控、工期短、運營維護簡易等優(yōu)勢。在預(yù)制裝配式建筑工程的施工過程中，由于工程建筑在施工前，相應(yīng)的施工建設(shè)所需的材料都由預(yù)制單位完成前期建設(shè)，而這些預(yù)制裝配式構(gòu)建只能應(yīng)用大型機械完成施工，因此極大地降低對人力的需求，使現(xiàn)場作業(yè)強度大大的降低。

在裝配式建筑的施工過程中，裝配構(gòu)件在相關(guān)單位的生產(chǎn)建設(shè)中，重點加強了質(zhì)量的監(jiān)管，而且不同的裝配構(gòu)件都自成一體，極大地提高了自身的質(zhì)量。而相比于傳統(tǒng)建筑施工過程中，每一個環(huán)節(jié)的施工都是一點一點建立起來的，而這也導(dǎo)致許多問題在一點一點的累計，使建筑工程產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題[4]。

在預(yù)制裝配式建筑的施工過程中，由于工程所需的建筑構(gòu)件，都是前期完成生產(chǎn)的，在工地的實際施工中，只需要進行簡單地構(gòu)件裝配，以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的澆灌的工作，就能夠完成工程建設(shè)。這種施工形式，使建筑工程在實際的施工過程中，對與相關(guān)原材料的應(yīng)用較少，因此，產(chǎn)生的垃圾也很少。由于施工環(huán)節(jié)中應(yīng)用的原材料較少，在使用過程中，材料的利用率也有了極大的提升。裝配式建筑在施工的過程中，由于相應(yīng)的建筑構(gòu)件都是通過大型裝配工程來完成，因此，對于人力的使用量大大減少，很好地控制了人工成本，同時也降低了安全事故發(fā)生的概率。

由于工程的施工建設(shè)所應(yīng)用的主體都是由相關(guān)構(gòu)件來完成，極大的減少了在實際施工過程中，工作人員在建設(shè)墻體、地基等大型環(huán)節(jié)的工作時間，能夠快速的完成施工建設(shè)，大大地縮短了工期[5]。

在工程的施工維護過程中，由于工程整體結(jié)構(gòu)主要是由相應(yīng)的構(gòu)件所組成，實際施工只需要完成裝配和一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的澆灌就可以了，這使工程出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)也大大的減少了。下圖為裝配式建筑的施工過程。

預(yù)制裝配式建筑能夠很好地融合綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保、健康生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的先進理念。在建筑工程的施工發(fā)展中，能很好地結(jié)合新型建筑理念來完成施工，實現(xiàn)工程建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)化、建筑裝配構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、建筑施工裝配化，以及建筑工程施工裝修一體化的發(fā)展思路[6]。

在建筑工程的施工管理中，相關(guān)工作人員能夠?qū)κ┕きh(huán)節(jié)進行完善的信息化管理，不僅提高了建筑工程的施工效率，還打破傳統(tǒng)工程建筑施工多個環(huán)節(jié)的局限性，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)上下游的高度協(xié)同，對我國建筑行業(yè)的發(fā)展，做出重要貢獻。

四、預(yù)制裝配式建筑設(shè)計的要點分析

（一）主要設(shè)計流程

預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系一般分為技術(shù)策劃、方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖、構(gòu)件建工圖設(shè)計五項施工設(shè)計階段。

技術(shù)策劃階段是對預(yù)制裝配式建筑項目進行定位，對建筑工程項目的在建筑施工過程中，建筑本身的規(guī)模、成本、外部條件等方面進行深入分析。在對建筑規(guī)模進行分析時，詳細分析在建筑工程建設(shè)施工中所需的建筑面積。并結(jié)合建筑工程的建設(shè)面積材料的，準(zhǔn)確計算項目的建設(shè)施工的過程中，所需的建筑成本。在進行技術(shù)策劃階段，要詳細判斷建筑工程的外部條件，分析建筑工程在施工的過程中，相關(guān)的外部條件，為后續(xù)的施工方案設(shè)計，做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備[7]。

在初步設(shè)計階段，相關(guān)設(shè)計工作人員要注意聯(lián)合相關(guān)工作骨干技術(shù)人員對建筑工程的相關(guān)工作進行深入分析。在針對建筑工程的完成相關(guān)分析后，對建筑工程的施工進行系統(tǒng)化的分析，并做好協(xié)同設(shè)計工作。在進行初步設(shè)計工作時，相關(guān)設(shè)計人員要明確工程在建設(shè)過程中，多少有效地層數(shù)、施工的構(gòu)件種類，以及相關(guān)的建筑工程性能等因素，為建筑施工方案的完善提供有效地基礎(chǔ)。同時，還要結(jié)合工程現(xiàn)場的施工狀況，以及相關(guān)施工的技術(shù)水平，以及工程建設(shè)進度，綜合分析工程建設(shè)施工管線、設(shè)備情況等。對工程建設(shè)進行經(jīng)濟評估，深入分析工程的整體成本情況，制定科學(xué)合理的技術(shù)施工方案，以及相應(yīng)的突發(fā)情況的應(yīng)急預(yù)案。

施工圖設(shè)計是工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)，在進行工程的前期施工圖設(shè)計時，相關(guān)工作人員要結(jié)合技術(shù)策劃和初步設(shè)計的具體內(nèi)容，對施工圖設(shè)計進行一定的調(diào)整。在完成施工圖設(shè)計時，要綜合不同專業(yè)提供的參數(shù)，充分考慮在施工建設(shè)中需要準(zhǔn)備的預(yù)留、預(yù)埋等設(shè)施的要求，并結(jié)合相應(yīng)位置的情況，制定完善的施工 圖紙。在建設(shè)的過程中，還要針對施工圖紙中的重點區(qū)域，做好相應(yīng)的防水、防火等防范措施，保證在實際的施工建設(shè)中，能夠做好相應(yīng)的預(yù)防，保障施工質(zhì)量。

構(gòu)件加工圖設(shè)計要根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計單位，以及加工企業(yè)的詳細施工數(shù)據(jù)進行分析，判斷在工程建設(shè)過程中，需要分析和掌握的標(biāo)準(zhǔn)。在進行構(gòu)件建工圖設(shè)計時，相關(guān)工作人員要根據(jù)工程建設(shè)的相關(guān)需求，組好相應(yīng)的構(gòu)件尺寸控制圖，以及精確定位預(yù)制構(gòu)件中的門窗洞口、機電管線的位置等，并考慮相應(yīng)的構(gòu)件儲運、吊裝工作過程中，能夠準(zhǔn)確的安裝起吊、固定裝置。下面兩組圖片為裝配式建筑的安裝過程。

五、預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計要點

（一）平面規(guī)劃設(shè)計要點

預(yù)制裝配式建筑的平面設(shè)計要嚴(yán)格遵循模式協(xié)調(diào)的基本原則，并針對建筑施工過程中，各個環(huán)節(jié)，的模塊尺寸、種類進行深入優(yōu)化，確保工程在實際的建設(shè)過程中，能夠符合相應(yīng)的建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)。在進行平面設(shè)計的過程中，一定要針確保產(chǎn)業(yè)化的配套技術(shù)體系能夠完善，并充分提升裝配式建筑工程的總體建設(shè)質(zhì)量，并最大程度的降低工程的建設(shè)成本[8]。平面設(shè)計規(guī)劃，要確保適用于大空間的平面布局設(shè)計，并合理設(shè)置承重墻、相應(yīng)的管井等設(shè)施，確保工程內(nèi)部空間的靈活性和功能性，對于工程建設(shè)的不同區(qū)間，要進行合理的區(qū)分，隱藏套內(nèi)承重墻，使用易于拆改的內(nèi)隔墻進行功能劃分。

（二）立面設(shè)計要點

立面設(shè)計是建筑工程施工設(shè)計的關(guān)鍵。在進行立面設(shè)計的過程中，一定要遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組合特征。并針對外墻預(yù)制板，結(jié)合不同的設(shè)計需求，進行針對化的選材，以達到不同的建筑效果。對于外墻構(gòu)件，包含了墻板、門窗、陽臺、空調(diào)板等多種類型的裝飾，而這些不同而裝飾，能夠?qū)崿F(xiàn)立面設(shè)計的多樣化設(shè)計效果。在設(shè)計的過程中，選擇的裝飾材料應(yīng)滿足工程立面的設(shè)計需要，并采用裝飾一體化的生產(chǎn)工藝來確保工程的施工質(zhì)量。對于工程外墻門窗的設(shè)計，要保障工程具有很好地采光、通風(fēng)，合理的控制設(shè)計的尺寸，保障工程的設(shè)計施工效果。在立面設(shè)計的過程中，要注意控制陽臺、空調(diào)板等構(gòu)件的位置、形狀，以提高立面的靈活性。并通過裝飾構(gòu)件的變化來實現(xiàn)立面效果的變化，充分滿足不同建筑立面的需要。

（三）構(gòu)件設(shè)計的要點分析

裝配式建筑中的構(gòu)件是影響建筑水平合質(zhì)量的主要因素，同時也是建筑工程的核心設(shè)計部分。在進行構(gòu)件的實際設(shè)計時，要結(jié)合實際應(yīng)用，注重構(gòu)件設(shè)計的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，同時還要考慮到構(gòu)件在實際的運輸、吊裝等工作中所受到的影響。在設(shè)計的過程中，要充分的考慮到構(gòu)件在應(yīng)用中的耐火、耐腐蝕等性能，為建筑構(gòu)件的長期使用做出有效的保障。

六、結(jié)論

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進程的腳步也在不斷地加快，使我國的建筑工程質(zhì)量和水平都在不斷地提升著。我國的建筑工程技術(shù)已經(jīng)逐漸形成了一整套完善的發(fā)展體系，應(yīng)用裝配式建筑能夠真正的實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、低碳的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，推動了我國的建筑行業(yè)真正的實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

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