裝配式建筑標準化設(shè)計方法工程應(yīng)用研究

齊 政，于重陽

（同圓設(shè)計集團有限公司，山東 濟南 250001）

標準化與裝配化是我國建筑逐步工業(yè)化的重要體現(xiàn)，其通過信息化管理平臺構(gòu)建一體化裝修方式，是現(xiàn)代社會主要建造方式之一。隨著社會的發(fā)展，我國愈發(fā)注重環(huán)保、高效、開放且綠色的可持續(xù)發(fā)展理念，而發(fā)展裝配式建筑標準化設(shè)計方法是其不二選擇。

1 裝配式建筑設(shè)計特征及現(xiàn)狀

1.1 裝配式建筑設(shè)計的特征

隨著時代的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求也在不斷提升，傳統(tǒng)住房生產(chǎn)模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人的實際需求，因此，建筑項目看準其發(fā)展前景逐步改變建設(shè)模式，以符合現(xiàn)代人審美的方式開展工程項目，而裝配式建筑抓住機遇，成為當(dāng)前最受歡迎的建筑形式。但裝配式建筑在實際實施的過程中受到多種不穩(wěn)定因素的制約，使其功能及優(yōu)勢的展現(xiàn)受到影響。例如，建筑設(shè)計時相關(guān)工作人員的技術(shù)、安全管理水平、材料優(yōu)劣等都會對裝配式建筑造成一定的影響。由此可知，裝配式建筑的設(shè)計內(nèi)容是較為繁雜的，因此在設(shè)計環(huán)節(jié)，各個部門應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)合作，通過統(tǒng)籌聯(lián)合的方式，提高工作效率。裝配式建筑與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)建筑的相比，其特點在于：（1）精細化流程。裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計相比，新增添了前期技術(shù)策劃服務(wù)及預(yù)制構(gòu)件加工設(shè)計兩項服務(wù)。（2）模數(shù)化的設(shè)計。預(yù)制裝配建筑中相關(guān)部件、構(gòu)件、連接點、吊鉤位置的統(tǒng)一由建筑模數(shù)控制實現(xiàn)。通過模式化形式對模塊化組合進行協(xié)調(diào)與發(fā)展，進而提升裝配式建筑的設(shè)計標準，使其完全符合建筑設(shè)計標準化要求。（3）成本精確化。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、加工的各項環(huán)節(jié)中預(yù)制裝配式建筑設(shè)計的結(jié)果是其過程的重要內(nèi)容，因此，預(yù)制裝配式構(gòu)件與傳統(tǒng)建筑構(gòu)件的不同，使其拆分方案也不同，所以使得兩者在成本投入上有較大差距，即使裝配率條件相差無幾，也無法進行生產(chǎn)。因此，只有設(shè)計符合實際施工標準的預(yù)制構(gòu)件方案，才能降低成本、資源浪費，使其更加精確地控制投入成本。（4）技術(shù)的智能化。隨著社會的不斷發(fā)展，信息技術(shù)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，裝配式建筑設(shè)計通過對BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用，使其設(shè)計的完整度及精密度得以提升。BIM 支撐裝配式建筑工程的主要方式是通過信息技術(shù)將項目內(nèi)容以數(shù)字、物理功能進行信息轉(zhuǎn)化，為其工作的開展、管理、策劃提供依據(jù)。（5）配合一體化。裝配式建筑在其施工過程的組織及裝修部品、材料及預(yù)制構(gòu)件一體化配合的前提是與生產(chǎn)廠家及裝也部門提前溝通，通過成果的對比，選出最優(yōu)方案，提高配合一體化的質(zhì)量與呈現(xiàn)效果。

1.2 裝配式建筑設(shè)計的現(xiàn)狀

業(yè)主的要求是設(shè)計公司設(shè)計相關(guān)建筑圖紙的基礎(chǔ)，而裝配式建筑通常由設(shè)計公司與其進行對接，以圖紙、加工圖、選配圖為主，對建筑、預(yù)制、部品進行選擇與設(shè)計。在構(gòu)件及部門設(shè)計、預(yù)制前期，應(yīng)當(dāng)以“少規(guī)格、多組合”的原則開展工作，但過少的種類使工廠在生產(chǎn)時無法開模，即使能夠開模，但在吊裝、模塊階段如何連接也將成為一個難題。過少的部品與構(gòu)件使其在連接中無法使連接點的安全性及防水性得到保障。因此，裝配式設(shè)計在工程開展前期首要解決的問題即在構(gòu)件預(yù)制、生產(chǎn)、安全等階段。相關(guān)設(shè)計部門以建設(shè)順序完成建筑整體、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、機電連接、給排水等環(huán)節(jié)的專業(yè)施工設(shè)計圖是我國當(dāng)前裝配式建筑施工的基本內(nèi)容，然而施工單位以專業(yè)圖紙為依據(jù)，與具備相關(guān)資質(zhì)的工廠或機構(gòu)進行討論，通過二次深化的方式準備預(yù)制。擬采用針對性裝配式施工構(gòu)件在其預(yù)制、生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中對無法產(chǎn)出或荷載過輕的組合提前出置大樣圖設(shè)計，其可以簡單理解為將原有構(gòu)件結(jié)構(gòu)拆分成所需裝配圖的過程，這種屬于“硬拆”裝配式，即原有標準設(shè)計建筑不符合相關(guān)內(nèi)容。究其根源，主要是設(shè)計行業(yè)對相關(guān)法規(guī)政策認識的不嚴謹與缺乏，使得傳統(tǒng)建筑設(shè)計行業(yè)已經(jīng)無法跟上時代的腳步，無法設(shè)計出符合業(yè)主心意的裝配式建筑。

2 裝配式建筑設(shè)計原則及方法

2.1 設(shè)計原則

裝配式建筑設(shè)計標準化程度基本體現(xiàn)在建筑單元、構(gòu)件預(yù)制及重復(fù)使用等內(nèi)容中，通過相關(guān)指標及要求的明確制定，要求在相同項目中將簡單構(gòu)件控制在1 個規(guī)格內(nèi)。若使用復(fù)雜性較高或多規(guī)格的構(gòu)件則應(yīng)當(dāng)控制在同一類型的2～4 個規(guī)格內(nèi)。工業(yè)化建造方式是實現(xiàn)裝配式建筑的主要方式，其能夠最大程度促進我國建筑產(chǎn)業(yè)鏈的形成與穩(wěn)定發(fā)展，在項目工程各個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)標準化設(shè)計，通過對產(chǎn)品規(guī)范及標準的要求，使建筑設(shè)計中出現(xiàn)的問題得以解決。因此，以標準化設(shè)計方法開展裝配式建筑設(shè)計，應(yīng)當(dāng)以“規(guī)格少、組合多”的原則進行。

2.2 標準化設(shè)計方法

模塊規(guī)范化設(shè)計及技術(shù)標準作為標準化設(shè)計模式的基礎(chǔ)，其余產(chǎn)品體系標準化的建立是裝配式建筑標準化設(shè)計方法的全部內(nèi)容。標準化設(shè)計方法的內(nèi)涵是通過能夠適應(yīng)現(xiàn)代裝配式建筑工業(yè)化生產(chǎn)、研發(fā)及建造相關(guān)模數(shù)的設(shè)立，將模數(shù)協(xié)調(diào)原則進行充分體現(xiàn)。在建筑中運用裝配式施工手段，以統(tǒng)一、規(guī)范的尺寸協(xié)調(diào)平面設(shè)計及進深尺寸，進而使相關(guān)組合的尺寸、規(guī)格、標準得到優(yōu)化。戶型作為居住建筑設(shè)計的基礎(chǔ)單位，在裝配式建筑中多采用模塊化組合方式。居住建筑的功能、結(jié)構(gòu)、相關(guān)構(gòu)件及部件的協(xié)調(diào)性需要以模數(shù)網(wǎng)格設(shè)計的方式開展，在開始之初，通過尺寸及誤差的考慮與對比，保證設(shè)計工作的順利開展。重復(fù)使用性強的特點與標準化方法基本原則的有機組合，是裝配式建筑必須應(yīng)用標準化設(shè)計的關(guān)鍵。

3 裝配式建筑標準化設(shè)計方法工程應(yīng)用方式

3.1 技術(shù)設(shè)計

技術(shù)設(shè)計在裝配式建筑中有著十分重要的作用，相關(guān)部門需要對其予以重視。技術(shù)設(shè)計開始之前需要對建筑工程的外部條件、周邊環(huán)境、成本預(yù)算、設(shè)計目標進行深入且細致的掌握，其主要目的是保證建筑預(yù)制構(gòu)件一次成型，使之在使用中符合相關(guān)設(shè)計的標準化。設(shè)計單位應(yīng)主動與施工單位就技術(shù)設(shè)計的規(guī)范化要求進行溝通，使設(shè)計方案經(jīng)過雙方研究且意見相同的情況下最大程度提高其可執(zhí)行性，從而為之后的裝配式建筑提供有效的參考方案。

3.2 構(gòu)件設(shè)計

在保障裝配式建筑項目功能得以發(fā)揮的前提下，對其建筑設(shè)計中的平面與立體進行完善與優(yōu)化設(shè)計，使裝配式建筑技術(shù)設(shè)計在此環(huán)節(jié)中將構(gòu)件設(shè)計的原則貫徹落實，即“規(guī)格少、組合多”，以使裝配式建筑充分實現(xiàn)規(guī)范且系統(tǒng)的高要求。并且，在立面構(gòu)建設(shè)計初期，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)著重分析不同結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計與組合方式，并依據(jù)裝配式建筑的實際特點及特性進行設(shè)計，使不同的立面設(shè)計既具有創(chuàng)新性又符合實用性原則。

3.3 初期設(shè)計

協(xié)調(diào)設(shè)計的順利執(zhí)行應(yīng)當(dāng)建立在專業(yè)技術(shù)及能力的前提下。裝配式建筑依據(jù)建筑標準及要求在對現(xiàn)澆底部層數(shù)進行考察與分析時，應(yīng)針對專業(yè)管線之間的異同及預(yù)埋設(shè)備的位置進行綜合性考量，為預(yù)制構(gòu)件的構(gòu)建提供合理方案。同時，高度重視相關(guān)建筑項目的內(nèi)在價值及投入使用后的穩(wěn)定性，根據(jù)建設(shè)施工過程，以明確的時間、質(zhì)量、成本費用及預(yù)期效果為綜合分析標準，使其在技術(shù)方法的制定上較為合理且準確。

3.4 方案設(shè)計

在方案設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)以初步設(shè)計技術(shù)手段、建筑內(nèi)部裝飾及預(yù)制構(gòu)件建筑等設(shè)計參數(shù)為主要參考數(shù)據(jù)，針對專業(yè)不同而采用的預(yù)埋、預(yù)留、預(yù)制構(gòu)件為考量標準運用在裝配式建筑施工方案設(shè)計中。值得注意的是，重視裝配式建筑中隔音、消防等設(shè)計環(huán)節(jié)，能夠為后續(xù)建筑的開展奠定良好基礎(chǔ)。

3.5 加工設(shè)計

生產(chǎn)廠家在加工構(gòu)件前應(yīng)當(dāng)充分與相關(guān)設(shè)計人員進行溝通，只有對其設(shè)計及用途有較為深入的了解，才能保證生產(chǎn)出來的構(gòu)件的實用性。設(shè)計人員應(yīng)及時向生產(chǎn)廠家提供預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格、種類，以防在生產(chǎn)中出現(xiàn)誤差；在構(gòu)件加工的過程中，應(yīng)當(dāng)提前考察建筑工地場地關(guān)于固定方式、安裝孔及吊鉤位置的設(shè)計，保證生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件能夠符合標準。

3.6 預(yù)構(gòu)件設(shè)計

標準化、規(guī)范化、模式化是裝配式建筑預(yù)制配件在其設(shè)計、生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)秉持的原則，只有使構(gòu)件的標準化得到保證，才能減少同類型使用構(gòu)件的數(shù)量，使項目成本造價得以降低。將現(xiàn)澆施工方法運用在裝配式建筑中的開洞、降板等環(huán)節(jié)，綜合考量預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、安裝、吊鉤、加工、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)。預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)當(dāng)以防火、隔音的作用為大前提，使其功能性得到提升。在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)重視其穩(wěn)定性、規(guī)范性與安全性，根據(jù)構(gòu)件的實際情況對其他項目進行調(diào)整，如大尺寸構(gòu)件的應(yīng)用要增加預(yù)埋吊點的數(shù)量，明確構(gòu)件脫模使用數(shù)量。在裝配式建筑中應(yīng)當(dāng)遵循業(yè)主對隔熱保溫的不同需求，通過外墻板的合理設(shè)計，使空調(diào)吊孔的要求得到滿足。非承重墻設(shè)計在裝配式建筑中，應(yīng)當(dāng)以隔音性為主，良好的隔音效果能夠為后續(xù)安裝其他項目時提供方便。裝配式建筑在應(yīng)用標準化方法時應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同項目的不同功能，對室內(nèi)布局進行劃分，使建筑結(jié)構(gòu)、承重墻板及非承重墻板的穩(wěn)定性及牢固性得到展現(xiàn)。

4 結(jié)束語

裝配式建筑發(fā)展的重要前提是實施標準化設(shè)計，標準化生產(chǎn)與裝配的核心是標準化設(shè)計。裝配式建筑標準化的設(shè)計不僅能夠節(jié)約成本，還能夠提高效率與質(zhì)量，通過對舒適、合理的居住結(jié)構(gòu)的設(shè)計，促進建筑工業(yè)化的進步，保證整條產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定發(fā)展。