研究預(yù)制裝配式建筑設(shè)計實踐及問題

【摘要】近年來，我國建筑行業(yè)迅速發(fā)展起來，預(yù)制裝配式建筑是建筑領(lǐng)域革新的產(chǎn)物，其施工過程與傳統(tǒng)工程相比更加簡單，且施工效率高，能夠縮短工期，所以在工程建設(shè)中得到應(yīng)用。為了更好地發(fā)揮出預(yù)制裝配式建筑工程的優(yōu)勢，設(shè)計人員對工程設(shè)計實踐就要引起重視?；诖?，文章先對預(yù)制裝配式建筑進行簡要概述，然后對優(yōu)缺點與存在問題進行分析，最后對預(yù)制裝配式建筑設(shè)計應(yīng)用進行探究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】預(yù)制裝配式;建筑設(shè)計;問題;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

雖然預(yù)制裝配式工程比傳統(tǒng)工程具有較多優(yōu)勢，但仍存在著一些不可忽略的問題，而這些問題對工程質(zhì)量與效率造成不利影響，阻礙預(yù)制裝配式工程的持續(xù)發(fā)展。為了提升預(yù)制裝配式工程的影響力與建筑領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，企業(yè)就要對現(xiàn)有問題進行解決，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，以提升預(yù)制裝配式工程施工質(zhì)量。

1、預(yù)制裝配式建筑的概述

預(yù)制裝配式建筑是將建筑一部分或全部構(gòu)件在構(gòu)件預(yù)制廠生產(chǎn)，然后采用運輸?shù)男问綄⑵溥\送到施工現(xiàn)場，并采用適合的安裝方法與設(shè)備，將構(gòu)件進行組裝，使其成為能夠具有使用功能的建筑物。此種工程施工可分為兩個階段，一是預(yù)制工作階段。結(jié)合預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程，將水泥、鋼筋以及木材等使用的原材料運送到構(gòu)件預(yù)制廠進行加工，然后對鋼筋混凝土進行振搗與養(yǎng)護，得到成品的預(yù)制構(gòu)件，如樓板、樓梯等。但這些預(yù)制構(gòu)件屬于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用的構(gòu)件，為了使裝配式建設(shè)向著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，仍需相關(guān)單位做好設(shè)計，并建立完善的結(jié)構(gòu)標準，使工廠化預(yù)制構(gòu)件能夠滿足時代發(fā)展的實際需求;二是裝配工作階段。此階段是將預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場拼接，通過運輸車將所有預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場，并合理進行堆放，并結(jié)合設(shè)計要求，將其吊裝到適合的位置，完成組裝以后再進行測量與糾偏，對于需要澆筑灌漿的位置要做好填縫灌漿，所有部位嚴格按照設(shè)計方案要求，完成裝配式建筑建設(shè)。

2、預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)缺點及其存在的問題

2.1優(yōu)點

第一，生產(chǎn)率高。由于車間統(tǒng)一進行構(gòu)件生產(chǎn)，能夠有效提升效率，在現(xiàn)場組織施工過程中，減少了澆筑等環(huán)節(jié)，也幾乎不用使用腳手架、抹灰工程。加之管線以及插座都是生產(chǎn)過程中預(yù)留的，能夠有效提升生產(chǎn)效率;第二，精度高。流水線生產(chǎn)過程中，要求標準統(tǒng)一，所以預(yù)埋件、門窗洞口預(yù)留等定位非常精準，能夠有效保證工程質(zhì)量，確保生產(chǎn)精確度;第三，具有較高的質(zhì)量。將構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行機械的吊裝與組裝，能夠降低混凝土澆筑與養(yǎng)護環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)方案由于多種因素影響，造成混凝土出現(xiàn)裂縫，而預(yù)制構(gòu)件不會產(chǎn)生這類問題。

2.2缺點

第一，具有較高的成本。不同建筑工程的使用功能與建設(shè)標準，平面形狀不同，如果結(jié)合建筑特有平面的生產(chǎn)模具，就會造成生產(chǎn)成本的增加，造成較多建筑工程由于成本過高而對設(shè)計方案進行更改;第二，較高的技術(shù)要求。裝配式建筑在拆分組裝以后，接縫與節(jié)點作為結(jié)構(gòu)受力、建筑防水中比較弱的環(huán)節(jié)。在實際進行施工過程中，接縫、節(jié)點連接都是預(yù)留鋼筋焊接實現(xiàn)的，然后再采用高等級混凝土加入膨脹劑澆筑搗實澆筑密封。雖然建筑工程抗震性與耐久性能夠滿足實際要求，但技術(shù)存在較大困難，設(shè)計過程中，還要對構(gòu)件拆分組裝離散性進行考慮，適當增加構(gòu)件預(yù)留鋼筋;第三，預(yù)防裂縫。構(gòu)建運輸、吊裝中需要預(yù)防構(gòu)件開裂問題，往往會設(shè)置四個吊點模擬運輸與吊裝受力情況，若施工受力與模擬受力情況棉襖，那么在實際生產(chǎn)過程中，其開裂率就會較小。但實際進行運輸與吊裝過程中，通常與模擬情況相差較遠，所以，無法不開裂。正是在運輸與吊裝中出現(xiàn)較多不確定因素，所以最為常見的就是強化被拆分構(gòu)件構(gòu)造配筋。

2.3預(yù)制裝配式建筑設(shè)計中存在的問題

第一，預(yù)制結(jié)構(gòu)外墻與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)水平墻具有連接不穩(wěn)定性問題，想要有效處理這一問題，設(shè)計人員就要對結(jié)構(gòu)設(shè)計做出適當調(diào)整;第二，由于建設(shè)隊伍要結(jié)合方案提前制定結(jié)構(gòu)配件，要與供貨廠商簽訂合同，合同中要對預(yù)制構(gòu)件數(shù)量進行準確計算，不得在后續(xù)施工中提出定制配件的增加或者減量要求，所以，設(shè)計人員要確保定制配件數(shù)量與質(zhì)量滿足施工所需， 運輸路線也要提前規(guī)劃。另外，設(shè)計人員還要對定制配件具體信息與運輸路線在設(shè)計方案中進行說明，以此為項目隊伍提供全面的參考。

3、裝配式建筑設(shè)計中對各專業(yè)設(shè)計的影響

3.1施工圖紙設(shè)計

施工圖紙質(zhì)量對工程后續(xù)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，也是裝配式建設(shè)設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容。通過施工圖紙的合理設(shè)計，明確材料、結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，為后續(xù)施工提供良好的數(shù)據(jù)參考，進而實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的有效控制。所以，在圖紙設(shè)計過程中，可利用BIM技術(shù)，對裝配式建筑進行立體建模，對不同構(gòu)件進行碰撞且對吊裝進行動態(tài)化模擬，確保后續(xù)施工的順利開展。此外，還要強化各參與方之間的溝通與交流，對設(shè)計與施工方案進行分析，制定多種方案，并對其進行模擬，從而對方案是否可行進行判斷，并不斷對方案做出調(diào)整，為后續(xù)施工打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2平面與立面設(shè)計

裝配式建筑設(shè)計過程中，平面與立面設(shè)計非常重要。平面設(shè)計主要是對各構(gòu)件尺寸、規(guī)格進行分析，并結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)形式對內(nèi)部空間科學(xué)布局，同時對各模塊進行多元化組合，呈現(xiàn)不同類型的戶型，最終形成標準化戶型，以滿足人們不同需求。立面設(shè)計涉及到立體結(jié)構(gòu)，如墻板、門窗等，通過對各構(gòu)件進行組合，展現(xiàn)出個性化特點。在立面設(shè)計時，需結(jié)合自身特點，考慮到采光與通風(fēng)等因素，強化與平觀設(shè)計之間的聯(lián)系，使整體設(shè)計更具實用性。

3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制設(shè)計

裝配式建筑中結(jié)構(gòu)構(gòu)件是基礎(chǔ)，對后續(xù)施工質(zhì)量與效率產(chǎn)生直接影響。所以，就要做好結(jié)構(gòu)預(yù)制設(shè)計，確保構(gòu)件的合理性。第一，強化對圖紙的研究，科學(xué)設(shè)計構(gòu)件加工圖紙，確保構(gòu)件的科學(xué)性。并強化與生產(chǎn)廠家間的交流與溝通，結(jié)合生產(chǎn)工藝，對構(gòu)件尺寸與規(guī)格進行設(shè)計，確保構(gòu)件準確度滿足施工要求，避免規(guī)格不合理而影響到進度。另外，在構(gòu)件預(yù)制設(shè)計時，還要對現(xiàn)場情況及其生產(chǎn)廠家吊裝與運輸進行全面考慮，遵循相關(guān)原則，確保構(gòu)件質(zhì)量與設(shè)計水平。

4、預(yù)制裝配式建筑設(shè)計的應(yīng)用

4.1框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

預(yù)制裝配式建筑設(shè)計中，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計是其中重要部分，且往往應(yīng)用于高層建筑設(shè)計中，與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其完整性有著直接關(guān)系，因此，設(shè)計單位就要重視框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。但目前設(shè)計過程中，仍存在著一些問題，這就要求設(shè)計人員對框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計過程中，還要注意以下幾方面。一是將各部位中心線保持在一個垂直面內(nèi)，且在方案設(shè)計中做出明確規(guī)定;二是設(shè)計人員分塊進行設(shè)計，還要對各影響因素進行綜合考慮，如裝配條件、接縫等;三是設(shè)計預(yù)制元件間連接點的時候，設(shè)計人員要確保節(jié)點受力的合理性，通過對受力界面分析，確定連接方式，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性連接，以提升結(jié)構(gòu)強度。

4.2鋼筋連接設(shè)計

預(yù)制裝配式建筑工程鋼筋連接是非常關(guān)鍵的，對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，所以要求設(shè)計人員引起重視。一是設(shè)計人員準確計算配筋，同時對鋼筋間距進行確定。此外，對鋼筋材料連接設(shè)計，也要結(jié)合具體情況進行確定。由于工序錯誤會影響到工程進度，因此，設(shè)計隊伍要對梁柱節(jié)點定位引起重視。

4.3節(jié)點防水設(shè)計

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)節(jié)點防水設(shè)計只能夠?qū)⒆匀唤邓M行阻止，但空氣濕度較大的時候卻不能發(fā)揮出其作用，無法滿足預(yù)制裝配式建筑防水設(shè)計的實際要求，所以設(shè)計人員對于防水進行設(shè)計過程中，要不斷對方法進行創(chuàng)新，不僅要對排水通道進行設(shè)置，還要有效處理墻體裂縫，以提升建筑工程的防水性能，避免影響到工程的穩(wěn)定性。

4.4環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計

一是目前建筑領(lǐng)域越來越重視綠色設(shè)計，因此，預(yù)制裝配式工程設(shè)計人員也要采取有效策略提升環(huán)境適應(yīng)性，并落實綠色環(huán)保設(shè)計理念;二是設(shè)計隊伍在設(shè)計階段中，重視施工現(xiàn)場及其周邊環(huán)境的有效利用，同時設(shè)計人員要對周邊環(huán)境條件與氣候做好調(diào)查，掌握實際情況，通過合理進行選址，確定好建筑的朝向，提升工程通風(fēng)與采光條件，降低暖通空調(diào)與照明設(shè)備消耗。環(huán)境資源運用過程中，設(shè)計隊伍可利用能耗收集設(shè)備及其轉(zhuǎn)換設(shè)備獲取所需要的資源，以發(fā)揮出環(huán)境資源優(yōu)勢，進而提升綠色設(shè)計效果。

4.5預(yù)制構(gòu)件設(shè)計

預(yù)制構(gòu)件進行設(shè)計過程中，需采用標準化原則，盡可能將其設(shè)計標準型，降低構(gòu)件類型，合理控制成本。對構(gòu)件耐火性及其穩(wěn)定性提出較高要求，在具體進行設(shè)計時，還要對成品保護效果、安全使用等內(nèi)容重點進行考慮。預(yù)制外墻板還要根據(jù)相關(guān)標準，確定隔熱系統(tǒng)，并結(jié)合當?shù)貧夂蚯闆r，對結(jié)構(gòu)進行合理匹配。建筑內(nèi)部非承重墻體，可采用可拆卸隔墻板，其優(yōu)勢是具有較好的隔音，同時方便安裝。按照功能及其空間進行劃分，做好結(jié)構(gòu)及其承重墻間的連接設(shè)計，確保抗震性及其耐久性滿足行業(yè)標準。對于接觸水較多的廚衛(wèi)空間墻設(shè)計時，要提升防水效果。樓蓋采用疊合樓板，但如果平面比較復(fù)雜，開間較大樓層則要采取現(xiàn)澆樓蓋，確保樓板間及其墻體間的有效連接。同時還要對地漏、立管孔等位置進行準確確定，預(yù)制樓梯將扶手桿與預(yù)埋孔位置進行確定。

4.6專業(yè)協(xié)同設(shè)計

預(yù)制裝配式建筑的規(guī)模與功能要滿足行業(yè)抗震要求。其設(shè)計原則是施工方便、多樣組合等。設(shè)計過程中，還要確保承重墻、墻柱等保持垂直性，門窗洞口要由上到下呈現(xiàn)一列。在設(shè)計過程中，還要對公共區(qū)域的垂直管徑空間部位及其大小等因素進行重點考慮，確保其維修的方便性，同時還要對橫線管線設(shè)計過程中，盡可能減少交叉，保證設(shè)計的水平性。公共區(qū)域進行設(shè)計時，管井內(nèi)供暖系統(tǒng)設(shè)計與部件設(shè)置引起重視，確保采暖管道的獨立。

結(jié)語：

總而言之，裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑工程相比具有較多優(yōu)勢，但在實際進行施工過程中，仍存在著一些不足之處，需要不斷進行研究，采用新技術(shù)與新材料對遇到的問題進行處理。隨著我國科技的發(fā)展，通過預(yù)制裝配式建筑設(shè)計，相信將來裝配式建筑工程會成為建筑工程所采取的重要結(jié)構(gòu)形式。

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作者簡介：

郭雷鳴（1982.01-），男，本科，工程師，湖南長沙，漢，研究方向：建筑設(shè)計。