裝配式住宅建筑的設(shè)計(jì)創(chuàng)新與應(yīng)用研究

王偉龍

北京化建城市設(shè)計(jì)有限公司 北京 102300

引言

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，其中，裝配式建筑以其價(jià)格低廉、建造速度快的特點(diǎn)被人們廣泛地應(yīng)用到建筑施工領(lǐng)域。從實(shí)際應(yīng)用上看，裝配式建筑是指在工程施工前提前制作好配件，之后將制作好的配件拿到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，最終打造形成的新型建筑結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)相比，裝配式施工技術(shù)在使用的時(shí)候很難受到外部因素的干擾，且施工省時(shí)省力，消耗少。

1 裝配式住宅建筑的特點(diǎn)

1.1 裝配式住宅建筑的優(yōu)點(diǎn)

裝配式住宅建筑因其應(yīng)用零部件直接安裝搭建建筑這一特征，可以在眾多專業(yè)化工廠直接進(jìn)行安裝生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的制備。將工地搬向工廠，這種更加標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)方式，能夠直接控制各種類型的建筑材料及其零部件的力學(xué)性能與建造標(biāo)準(zhǔn)。裝配式住宅建筑需要生產(chǎn)和加工的各種建筑構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定可控，具有更高的安全性和保障性。同時(shí)，裝配式住宅建筑施工過程還具有一定的操作靈活性，可以根據(jù)實(shí)際的建筑情況來自行決定各種建筑材料的實(shí)際使用量，從而在一定程度上減少了建筑施工過程中建筑材料的大量?jī)?chǔ)存，節(jié)省了場(chǎng)地租金。此外，裝配式住宅建筑的施工建造可以減少建筑材料現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)工作量，減少對(duì)場(chǎng)地周邊環(huán)境的破壞，從而充分發(fā)揮企業(yè)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的積極作用。傳統(tǒng)施工受制于季節(jié)氣候的影響，但裝配式建筑施工受環(huán)境影響較小。根據(jù)對(duì)目前試點(diǎn)城市的裝配式住宅項(xiàng)目測(cè)算，裝配式建筑的生產(chǎn)和施工過程可實(shí)現(xiàn)節(jié)能約50%、節(jié)水約60%、節(jié)材約20%、節(jié)地約20%，減少建筑垃圾約80%。而且，從施工效益來看，也能提高4～5倍。因此，裝配式住宅建筑因其有效控制房屋質(zhì)量并減少施工周期等突出優(yōu)勢(shì)，適合被大房企、政府保障房項(xiàng)目積極采用[1]。

1.2 裝配式住宅建筑的局限性

當(dāng)前我國(guó)的裝配式住宅建筑仍然存在一些技術(shù)問題，主要體現(xiàn)在，目前國(guó)家對(duì)于裝配式住宅建筑的工程設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收等相關(guān)管理的標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)指標(biāo)需要進(jìn)一步明確。在建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，其尺寸及位置等都必須盡可能地精確設(shè)計(jì)，如果不能精確設(shè)計(jì)，就很有可能需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工開槽、開洞或重新設(shè)計(jì)，這在一定的技術(shù)程度上增加了建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)及建造施工時(shí)的技術(shù)難度。批量化的生產(chǎn)模式也會(huì)加大一定的錯(cuò)料風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)單位的要求都會(huì)提高。

2 裝配式住宅建筑的設(shè)計(jì)創(chuàng)新與應(yīng)用研究

某住宅小區(qū)總建筑面積284654平方米，地上共有22層，其中，1層到22層均為裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)完成施工。其中的預(yù)制構(gòu)件相對(duì)復(fù)雜，具體包括了外墻板、疊合樓板、樓梯、陽臺(tái)板等各個(gè)構(gòu)件的預(yù)制。

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在裝配式建筑的設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵部分，并且通常會(huì)被應(yīng)用在高層建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，與建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性有緊密聯(lián)系。所以，設(shè)計(jì)單位必須關(guān)注結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。但是，在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然存在著很多缺陷和不足，這就需要設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意以下要點(diǎn)：①需要將各個(gè)部位的中心線保持在一個(gè)垂直面中，并在設(shè)計(jì)方案中做出明確規(guī)定。②設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)，還要考慮到多方面的影響因素，如進(jìn)深、裝配條件、連接縫等。③在對(duì)預(yù)制元件之間的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要保證節(jié)點(diǎn)受力合理，通過對(duì)最不利受力截面的分析確定連接方式，以保證結(jié)構(gòu)連接的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2.2 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段建筑領(lǐng)域?qū)ㄖこ痰木G色設(shè)計(jì)越來越重視，為此裝配式建筑工程設(shè)計(jì)者應(yīng)采取措施提高建筑的環(huán)境適宜性，并在建筑設(shè)計(jì)過程中落實(shí)綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。其次，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還要在設(shè)計(jì)階段注重對(duì)工程場(chǎng)地周邊環(huán)境資源的充分利用。在這個(gè)過程中，設(shè)計(jì)者需要先對(duì)建筑周圍的氣候和環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)查，掌握其特點(diǎn)，通過科學(xué)的選址，合理地確定建筑的朝向，提高建筑工程的通風(fēng)與采光條件，減少建筑暖通空調(diào)和照明設(shè)備的耗能。

2.3 裝配建模

在該工程中，由于單體套型較多，為了達(dá)到預(yù)制構(gòu)件數(shù)量與裝配率的合理化與具體化的目的，更為了滿足施工過程中的安全與高效，一般會(huì)采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行建模統(tǒng)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用中，就采用了Bentely軟件建模方式，對(duì)配裝戶型裝配率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。比如，以墻體裝配率為例，在具體的建模分析中，要求先對(duì)其現(xiàn)澆體積、預(yù)制墻體體積的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將其錄入系統(tǒng)之中，這樣就可以將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成體積統(tǒng)計(jì)圖。然后，在拆分原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行面積計(jì)算，其他的預(yù)制構(gòu)件計(jì)算方式基本相同，均是采用多線段圈出面積即可。建模完成后，即可以按照主體結(jié)構(gòu)，即對(duì)本工程，共計(jì)105戶進(jìn)行豎向構(gòu)件、水平構(gòu)件、圍護(hù)墻和內(nèi)衛(wèi)墻，以及裝修和設(shè)備管線等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并用3D技術(shù)模擬裝配。確定符合此次施工設(shè)計(jì)方案預(yù)定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)后，在模擬評(píng)估復(fù)檢有效的前提下，開展裝配式施工。如此“拼裝”的房子，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間可以節(jié)省七成，綜合時(shí)間成本僅為傳統(tǒng)建造方式的1/3。采用裝配式建筑工藝，從動(dòng)工到交付最快10個(gè)多月，而傳統(tǒng)方式建造需要兩三年時(shí)間[2]。

3 結(jié)束語

裝配式住宅建筑的應(yīng)用也可以提高建筑的性能和質(zhì)量，建議進(jìn)一步推廣，促進(jìn)我國(guó)住宅建筑產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化和升級(jí)?？傊瑸榱梭w現(xiàn)裝配式住宅建筑的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)上除了必要的創(chuàng)新性，更應(yīng)該注重節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，同時(shí)還要結(jié)合行業(yè)主體的需求，做到科學(xué)、合理設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代建筑行業(yè)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，建筑行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，需要及時(shí)轉(zhuǎn)變以往的理念和思路，在設(shè)計(jì)和施工的過程中積極整合人力、物力和財(cái)力因素，并在裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工中引入先進(jìn)的技術(shù)形式，從而更好地促進(jìn)房屋建筑工程發(fā)展。