裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的應(yīng)用

李亭云

（山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺 264000）

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的快速發(fā)展，工業(yè)與民用建筑（簡稱工民建）發(fā)展極為迅速，為改善鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的居住環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。裝配式結(jié)構(gòu)（裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的簡稱）以受力構(gòu)件的裝配；連接而形成混凝土結(jié)構(gòu)，對我國建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，更有效地提高了現(xiàn)代化建筑的施工效率同時降低了施工能耗，屬于綠色環(huán)保建筑，對推動城鄉(xiāng)綠色建筑發(fā)展有積極的促進(jìn)作用，具有節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水和環(huán)保的特征。因此，裝配式結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。基于此，本文以裝配式結(jié)構(gòu)為例，分析其在工民建建筑設(shè)計的應(yīng)用，為提高工民建建筑施工效率和質(zhì)量提供參考。

1 裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢分析

與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)方式相比，裝配式結(jié)構(gòu)具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：① 裝配式結(jié)構(gòu)提高了施工生產(chǎn)效率，加強(qiáng)了建筑設(shè)計與施工之間的聯(lián)系，在裝配式結(jié)構(gòu)施工過程中，由于鋼構(gòu)件、預(yù)制板等在工程廠中制作，只需后期根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)組裝即可，因此在工程中生成構(gòu)件時必須結(jié)合建筑設(shè)計要求進(jìn)行，顯著的增強(qiáng)了設(shè)計與施工之間的聯(lián)系（圖1）；② 裝配式結(jié)構(gòu)具有標(biāo)準(zhǔn)化生成的優(yōu)勢，促進(jìn)了建筑工程向工業(yè)化的發(fā)展，由于裝配式結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件是在工廠中生產(chǎn)的，因此不同構(gòu)件具有特定的參數(shù)，對實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)有利（圖2）；同時，預(yù)制構(gòu)件可以通過相匹配型號的焊接螺栓等配套安裝，使得建筑施工向工業(yè)化道路發(fā)展，有利于我國建筑行業(yè)的長期發(fā)展；③ 顯著地提高了建筑施工效率，采用裝配式結(jié)構(gòu)建筑能夠在較短的時間內(nèi)獲得建筑的主體受力構(gòu)件，有效的縮短了施工的周期；同時，裝配式構(gòu)件是通過數(shù)控機(jī)床和三維模型相結(jié)合的方式生產(chǎn)的，因此構(gòu)建的精度和生產(chǎn)效率極高，有效的縮短了施工周期，提高了施工效率。

圖1 裝配式結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)

圖2 裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)

2 裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的應(yīng)用

裝配式結(jié)構(gòu)具有施工效率高、質(zhì)量高、精度高的優(yōu)勢，在建筑設(shè)計中應(yīng)用極為廣泛。隨著城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的不斷推進(jìn)，建設(shè)新農(nóng)村、小康村、新型鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等成為發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主要途徑，因此，如何提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)工民建建筑施工效率和質(zhì)量是影響鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展的主要因素之一。將裝配式結(jié)構(gòu)使用于工民建建筑設(shè)計中，對提升建筑的施工效率和質(zhì)量有積極意義。

2.1 在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在細(xì)部構(gòu)造設(shè)計方面，包括接縫、防水、防滲透設(shè)計等，尤其是上下相鄰墻板拼接、空腔構(gòu)造設(shè)計、上下側(cè)接縫設(shè)計等內(nèi)容。

（1）裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑相關(guān)平面設(shè)計中的應(yīng)用。在進(jìn)行建筑設(shè)計過程中平面設(shè)計至關(guān)重要，包括建筑相關(guān)平面尺寸、預(yù)制構(gòu)件規(guī)格、結(jié)構(gòu)受力因素等，對具體的位置要求、門窗等環(huán)節(jié)進(jìn)行合理設(shè)計，一般在平面設(shè)計中門窗設(shè)計采用成列分布或者上下對齊分布的方式，為提升建筑的整體美觀性和降低施工成本有積極的意義。

（2）裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑相關(guān)節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用。節(jié)點(diǎn)設(shè)計的合理程度對裝配式結(jié)構(gòu)的受力狀況和質(zhì)量影響較大，一般涉及外墻幾何尺寸、門窗安裝等內(nèi)容。對于裝配式結(jié)構(gòu)的工民建建筑中門窗設(shè)計而言，可采用無門窗副框安裝方式，能夠有效地提高預(yù)制板墻與門窗的連接性能，能有效防止外窗和外墻洞口的接縫滲漏有較好的效果。此外，裝配式結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)設(shè)計需做好防水、防滲漏處理，能夠顯著地提升外墻節(jié)點(diǎn)的密實(shí)度。

（3）裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑外墻立面設(shè)計中的應(yīng)用。裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑外墻立面中的設(shè)計就是將居住單元的立面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的過程，通過不同元素的拆分、組合，生產(chǎn)出各種標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件進(jìn)行安裝施工。在立面設(shè)計中應(yīng)注意以下幾方面內(nèi)容：① 必須確保建筑立面的功能性，由于設(shè)計中建筑內(nèi)部功能可對立面效果、建筑造型等造成一定的影響，因此一般采用平面組合的方式進(jìn)行設(shè)計（圖4）；② 可以滿足立面多樣化設(shè)計目的，如立面可以拆分為預(yù)制外墻、預(yù)制陽臺等，同時根據(jù)不同構(gòu)件組合形式可以豐富立面的造型。此外，在立面設(shè)計中，涂料、面磚、石材等易選擇環(huán)保型的材料。

圖3 裝配式結(jié)構(gòu)立面設(shè)計

2.2 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

裝配式結(jié)構(gòu)建筑根據(jù)功能和用途等將其分為主體結(jié)構(gòu)和附加結(jié)構(gòu)兩部分。其中，主體結(jié)構(gòu)是裝配式結(jié)構(gòu)的主要組成部分，一般包括鋼梁、鋼柱、鋼節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容；附加結(jié)構(gòu)一般包括連接板、加強(qiáng)版、加勁肋等基本構(gòu)件組成。不同的裝配式結(jié)構(gòu)所包含的主體結(jié)構(gòu)和附加結(jié)構(gòu)存在差異，所發(fā)揮的作用也存在較大差異（圖5）。因此，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中，尤其是在安裝、制作、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)計環(huán)節(jié)需加強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件的計算，確保工廠批量生產(chǎn)的構(gòu)件滿足工程建設(shè)的基本需求。此外，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中要盡可能地避免固定連接件的臨時支撐預(yù)埋件或者預(yù)埋吊件的設(shè)計，對于具有特殊要求的構(gòu)件需根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行設(shè)計，如對地震抵抗力有特殊要求的構(gòu)件必須考慮構(gòu)件的承載力、變形、裂縫等性能，為提高工民建建筑質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

2.3 在管線設(shè)計中的應(yīng)用

管線設(shè)計是裝配式結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中的重要組成部分，主要設(shè)計熱水管道的布置、曲線型管道設(shè)計、保溫施工等內(nèi)容。因此，在裝配式結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中必須遵循以下的設(shè)計原則：① 工民建建筑設(shè)計中包含熱水管道和冷水管道，為了防止冷水管道對熱水管道產(chǎn)生的影響，必須使得二者之間的設(shè)計不存在相互沖撞，使得各個管道發(fā)揮最大的作用（圖4）；② 針對壓力管道和重力管道，前者應(yīng)盡可能地避開后者；③ 在裝配式結(jié)構(gòu)中布置管線時必須遵循“先大后小”的原則，從而使得管線布設(shè)更加合理。此外，在工民建建筑日常生活中，需要對建筑中的各類管線進(jìn)行檢修，為了確保其余空間結(jié)構(gòu)的正常使用，一般將建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備管道分離布置，如照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、排水管道、地暖系統(tǒng)等。

圖4 裝配式結(jié)構(gòu)管線設(shè)計

圖5 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展以及城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是裝配式結(jié)構(gòu)建筑的廣泛應(yīng)用，不僅提高了建筑施工效率，而且減緩了施工過程中對環(huán)境的污染程度。因此，發(fā)展裝配式建筑具有長遠(yuǎn)的意義。工民建建筑是發(fā)展城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，也是改善鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民居住環(huán)境的前提，將裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工民建建筑設(shè)計中，為推動鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。此外，裝配式結(jié)構(gòu)在管線設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計中具有良好的優(yōu)化設(shè)計空間，對提升裝配式建筑結(jié)構(gòu)的品質(zhì)具有積極意義。