裝配式建筑設(shè)計要點

薛皓澤

（中聯(lián)西北工程設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710077）

0 引言

裝配式建筑是一種由主體結(jié)構(gòu)、墻體、裝飾、管道等部分組成的綜合性建筑。通常，建筑物的梁、板、柱、墻的大部分或全部都是次構(gòu)件，每個構(gòu)件都要根據(jù)采暖、用電、室內(nèi)圖紙?zhí)崆奥裨O(shè)。在工廠預(yù)制，然后運到現(xiàn)場組裝[1]。裝配式建筑結(jié)構(gòu)較多，相對固定，安裝難度低，可以大大提高施工效率。裝配式建筑設(shè)計能夠完善有關(guān)工程建筑，確保具體應(yīng)用時的施工品質(zhì)，減少施工工期，提升實際裝配式建筑的工作高效率，提高建筑物中間的協(xié)調(diào)性和安全性。裝配式建筑結(jié)構(gòu)不但能提升生產(chǎn)率，還能使工程建筑間統(tǒng)一融洽，因而在具體工程項目施工過程中，可以先提早開展有關(guān)部件的開發(fā)設(shè)計，確保施工的時長和留有余力開展別的施工工作。因而，在裝配式結(jié)構(gòu)的施工過程中，不但能高效地提升建設(shè)工程的施工高效率，還能加強施工環(huán)節(jié)的融合程度。裝配式結(jié)構(gòu)工程建筑歸屬于規(guī)范化生產(chǎn)制造，因而直接影響建筑業(yè)的規(guī)范化發(fā)展趨勢。裝配式建筑設(shè)計可以減少項目的建設(shè)周期。此外，在具體施工過程中，使施工公司對預(yù)制結(jié)構(gòu)開展了全方位的計算機化處理，進一步完善設(shè)計計劃方案，使各領(lǐng)域的施工實際操作精密度更為操縱自如，不但可以提升施工品質(zhì)，而且能夠加速施工速率[1]。

由于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)被廣泛使用，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在住宅工程中得到了廣泛的應(yīng)用，這對促進裝配式建筑的發(fā)展和住宅產(chǎn)業(yè)化意義重大。裝配式建筑設(shè)計如圖1 所示。

圖1 裝配式建筑設(shè)計

1 裝配式建筑設(shè)計現(xiàn)狀分析

如今，在國內(nèi)的建筑行業(yè)中，預(yù)制裝配式建筑物表現(xiàn)出很多的優(yōu)勢，裝配式建筑是建筑業(yè)未來的發(fā)展趨勢，設(shè)計工作是預(yù)制裝配式建筑的基礎(chǔ)與前提，會直接影響預(yù)制裝配式建筑物的安全與質(zhì)量，因此，需要提升裝配式建筑物的研究力度與水平，提高我國建筑行業(yè)的品質(zhì)。然而在整個設(shè)計體系也存在著諸多的問題，會直接影響預(yù)制裝配式建筑物的品質(zhì)。就目前的工程實踐狀況而言，預(yù)制裝配式建筑設(shè)計工作進行過程中，平面不規(guī)則以及構(gòu)件數(shù)量的限制之間存在一定的矛盾，對預(yù)制建筑形成了一定的影響。建筑平面是結(jié)合地形、功能等要求進行明確的，平面的形狀存在一定的差異性，若是結(jié)合具體的平面形狀對相應(yīng)的生產(chǎn)模具進行制定，就會產(chǎn)生比較多的費用，這在一定程度上會限制預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展，對此，需要結(jié)合不同建筑的特征，對于不規(guī)則部分，可以在現(xiàn)場進行混凝土施工作業(yè)，也可以運用鋼結(jié)構(gòu)這一形式開展施工作業(yè)。

2 裝配式建筑設(shè)計要點

2.1 安全性設(shè)計

裝配式建筑設(shè)計要保證全部結(jié)構(gòu)的設(shè)計是可靠的，同時要規(guī)避一些存有事故隱患的問題，確保裝配式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了確保裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計計劃方案的合理化和可行性，應(yīng)綜合分析裝配式建筑工程設(shè)計的各方面，包含建筑工程結(jié)構(gòu)的房型、連接點等一系列合理布局。要合理地設(shè)定有關(guān)技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)等，剖析在其中一些較為關(guān)鍵的要素，挑選科學(xué)合理的裝配計劃方案。與有關(guān)專家教授開展溝通，保證具體作業(yè)的安全系數(shù)達到要求，保證具體裝配式建筑結(jié)構(gòu)的品質(zhì)，以達到最好設(shè)計。隨后，要保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計圖與實際運用一致，以保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計合乎工程施工規(guī)定。同時，要加強對裝配式建筑物功能的保障，使其能達到工程建筑自身的基本功能需求，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計時要反復(fù)考慮到節(jié)能環(huán)保問題，那樣可以節(jié)約建設(shè)成本費，也合乎在我國制訂的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)定，并使健全的設(shè)計核心理念滲入具體運用中。

2.2 裝配式建筑節(jié)點設(shè)計

在開展裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的歷程中，對有關(guān)構(gòu)造節(jié)點開展優(yōu)化，不僅可以使這些節(jié)點的設(shè)計切合實際建筑工程施工規(guī)定，還可以提升裝配式結(jié)構(gòu)的抗震等級能力和建筑的安全性能。對關(guān)鍵節(jié)點進行防水處理，在裝配式建筑物當(dāng)中，接縫與節(jié)點的位置是建筑的薄弱環(huán)節(jié)，若是對其處理的效果不佳，就會使得建筑物結(jié)構(gòu)安全受到一定的負面影響，通常情況下，會借助焊接的形式對拆分的構(gòu)件進行連接，再進行澆筑以及振搗處理；大量工程實踐結(jié)果顯示，這樣的設(shè)計工作往往會導(dǎo)致構(gòu)件組裝質(zhì)量呈現(xiàn)出離散性的特征，對拆分構(gòu)件的預(yù)留連接鋼筋適當(dāng)加大。因而，在裝配式住宅構(gòu)造節(jié)點的設(shè)計中，必須持續(xù)優(yōu)化設(shè)計，減少產(chǎn)品成本資金的投入，提升裝配式建筑構(gòu)造的聯(lián)接安全系數(shù)，推動建筑工程平穩(wěn)發(fā)展。裝配式建筑節(jié)點設(shè)計如圖2 所示。

圖2 裝配式建筑節(jié)點設(shè)計

2.3 平面整體布局

預(yù)制裝配式建筑平面整體布局時，要嚴格遵守協(xié)調(diào)性原則，合理地調(diào)整模塊，通過實地的勘測，反復(fù)測量、評估和對比，確保每一個建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件都恰到好處，從根本上提高設(shè)計工作的合理程度，達到平面布局的最佳效果，彰顯預(yù)制構(gòu)件的典型特點，提高工程的建設(shè)質(zhì)量，控制成本的損耗，降低工程的成本、提高工程質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。在平面設(shè)計階段，要依據(jù)施工場地的實際情況劃分各個功能區(qū)域，盡可能的做到有效劃分，以此避免成本的浪費。對套型模塊予以合并，使其成為需要的單元模塊，對建筑物進行構(gòu)造。在進行平面布局的過程中，需要運用大空間布局的形式，從而使得承重墻與管井的位置具備更強的合理化特征，使得空間呈現(xiàn)出更強的靈活多變性。在進行功能劃分時，需要根據(jù)實際需求來開展合理有效的功能設(shè)計工作，使得布局工作合理化程度更強，這樣的布局形式使得空間內(nèi)所設(shè)置的承重墻數(shù)量得以控制，從而使得內(nèi)墻隔板能夠隨時進行拆卸[2]。裝配式建筑模型如圖3 所示。

圖3 裝配式建筑模型

2.4 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計

伴隨著中國科技的飛速發(fā)展，裝配式結(jié)構(gòu)在有關(guān)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制造中更為優(yōu)秀、而規(guī)范化的裝配式結(jié)構(gòu)加工工藝更為環(huán)境保護。預(yù)制裝配式的建筑中所設(shè)計的構(gòu)件種類與規(guī)格相對比較多，為了能夠提升預(yù)制裝配式建筑物結(jié)構(gòu)安裝工作的合理程度。在設(shè)計構(gòu)件的過程中，需要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)與模塊的具體設(shè)計要求對構(gòu)件種類和規(guī)格進行合理化的控制，唯有如此，使得構(gòu)件安裝帶來的麻煩才能被有效控制，對安裝的流程進行簡化。此外，需要有效控制成本的消耗，對工程安裝品質(zhì)進行提升。在選擇隔板的過程中，需要保證結(jié)構(gòu)的靈活程度，使得空間結(jié)構(gòu)能夠被有效調(diào)整，這樣能夠滿足人們自身的生活需求。在進行安裝工作時，需要對構(gòu)件的連接牢固程度進行檢查，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)固效果。

2.5 管線設(shè)計

在裝配式結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計過程中，管道設(shè)計是確保全部裝配式工程建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計。如，運用于裝配式工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的曲線型管道設(shè)計、熱水保溫管道設(shè)計、管線管道的平面豎向布局等，便是設(shè)計師推進全部管道深化設(shè)計的工作經(jīng)驗積累。不但能高效地降低資源消耗，還能確保定居的舒適度。為了避免施工期延長，在進行管線設(shè)計之前一定要認真檢查預(yù)留的管線位置在施工中是否合理可行。在進行質(zhì)量檢查的過程中，必須確保各個預(yù)留管線之間沒有出現(xiàn)交叉平行或者垂直碰撞的現(xiàn)象，確保預(yù)留位置設(shè)計合理性，為預(yù)制裝配式建筑施工的順利進行奠定良好的基礎(chǔ)[3]。因而，為了更好地開展管道深化設(shè)計，務(wù)必進行合理的設(shè)計，確保全部裝配式工程建筑管道的設(shè)計品質(zhì)、具體管道安裝的穩(wěn)定性、裝配式工程建筑的應(yīng)用實際效果[4]。

2.6 吊裝設(shè)計

預(yù)制裝配式建筑設(shè)計理論與傳統(tǒng)的設(shè)計是一致的，其中的差異如下：剪力墻、樓板等屬于一個整體，在裝配式建筑當(dāng)中，受到運輸與吊裝等因素的限制，需要將整體進行拆分，使其成為便于進行運輸以及吊裝的小型構(gòu)件，同時在施工的現(xiàn)場成為整體構(gòu)件，對設(shè)計的受力要求予以滿足，這對于預(yù)制裝配式建筑而言是非常關(guān)鍵的步驟，也是設(shè)計工作的重點。在對預(yù)制裝配式建筑進行規(guī)劃與設(shè)計的過程中，需要對采光、通風(fēng)、距離等不同的因素予以考量，從而保障建筑物的合理與安全性，使得不同環(huán)節(jié)能夠被有效銜接。通常情況下，可以借助套型模塊組合的形式對預(yù)制裝配式建筑的空間進行設(shè)計。在開展吊裝工作前，需要將構(gòu)件運輸?shù)降跹b區(qū)域。需要預(yù)防構(gòu)件在運輸以及吊裝過程中可能出現(xiàn)的開裂問題，在對構(gòu)件進行設(shè)計的過程中，需要結(jié)合吊裝與運輸?shù)囊?，對整個過程中的受力狀況予以模擬，若是實際受力狀況與模擬相似，那么在運輸與吊裝的過程中就不會出現(xiàn)構(gòu)件破損的問題，因為吊裝與運輸工作存在比較多的不確定因素，為了預(yù)防構(gòu)件在吊裝與運輸過程中出現(xiàn)開裂的問題，通常是對被拆分構(gòu)件中的構(gòu)造鋼筋予以加大處理。在此基礎(chǔ)上，還需要合理選擇塔吊位置與噸位，從而提升構(gòu)件整體的利用率，避免出現(xiàn)安全類的事故。需要注意的是，對抗震性要求比較高的構(gòu)件，可采用現(xiàn)澆混凝土施工方案，這樣相對可靠和穩(wěn)妥。裝配式吊裝設(shè)計如圖4 所示。

圖4 裝配式吊裝設(shè)計

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，我國人民的生活水平也持續(xù)提高，對生活條件的需求也持續(xù)增加，為了更好地能夠滿足人們對建筑結(jié)構(gòu)的需求，裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展壯大刻不容緩。裝配式結(jié)構(gòu)是能高效地替代傳統(tǒng)的建筑，并且是降低工程費用投入的新式施工技術(shù)性方式，其對確保施工期等擁有極為重要的作用。在設(shè)計預(yù)制裝配式建筑物的過程中，不僅需要遵守基本的施工原則，還需要認真研究與分析建筑物的結(jié)構(gòu)特征。同時需要結(jié)合之前的工程設(shè)計經(jīng)驗，對資源進行合理有效的配置，提升建筑的設(shè)計品質(zhì)，促進預(yù)制裝配式建筑物的進一步發(fā)展，這也是促使國內(nèi)建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。