裝配式建筑對現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響研究

劉永峰

（山東建筑大學(xué)設(shè)計集團有限公司，山東濟南 250000）

0 引言

當(dāng)前階段，節(jié)能環(huán)保的建筑理念逐漸得到廣泛應(yīng)用，在此背景下，建筑行業(yè)也開始探尋更加低碳節(jié)能的建筑形式，其中裝配式建筑能夠?qū)崿F(xiàn)資源的有效節(jié)約，同時也能進一步優(yōu)化項目工程的綜合效益。而要想充分發(fā)揮出裝配式建筑項目的實際效益，應(yīng)加強對裝配式建筑構(gòu)件的科學(xué)設(shè)計，就是要加強對其的現(xiàn)場施工管理[1]?，F(xiàn)階段，則應(yīng)借助信息化發(fā)展模式，提高裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計和現(xiàn)場施工管理效益。本文將重點分析裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計要點，并結(jié)合實際工程經(jīng)驗探究更有效的現(xiàn)場施工管理策略。

1 裝配建筑具有的特點

（1）施工便捷，簡易模塊化的作業(yè)方式，讓裝配式建筑能夠大批量生產(chǎn)預(yù)制部件，應(yīng)用到后續(xù)各個施工中，這種批量生產(chǎn)的難度低，在后續(xù)施工中，只需要將預(yù)制部件輸送到施工現(xiàn)場進行組裝即可。

（2）綠色環(huán)保裝配式建筑的大量安裝部件生產(chǎn)，都是在固定的車間完成的，這極大的降低了施工現(xiàn)場的垃圾污染，同時也避免了施工材料的大量浪費。這符合我國綠色發(fā)展的倡導(dǎo)，更有利于提升施工企業(yè)的經(jīng)濟效益[2]。

2 裝配式建筑對現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響研究

2.1 裝配式住宅節(jié)點設(shè)計

主體結(jié)構(gòu)、內(nèi)外圍護、設(shè)備管線等均是裝配式住宅節(jié)點設(shè)計中需要重點考慮的內(nèi)容。在具體的節(jié)點設(shè)計中，需要考慮加工和施工的便捷性要求，注重優(yōu)化設(shè)計，在不影響質(zhì)量的前提下達到成本最低化的效果。在有效保證建筑安全和質(zhì)量的基本前提下，盡可能提高建筑的工業(yè)化水平，針對疊合板出筋、飄窗連接節(jié)點等細部，應(yīng)注重節(jié)點的創(chuàng)新優(yōu)化。在預(yù)制混凝土構(gòu)件連接節(jié)點的設(shè)計中，如果節(jié)點相對復(fù)雜，對工廠生產(chǎn)水平的要求較高，可能存在生產(chǎn)難度大、成本高等問題[3]。若節(jié)點明顯偏簡單，可以更便捷地完成生產(chǎn)和安裝作業(yè)，但難以滿足連接接頭的構(gòu)造要求。設(shè)計人員需要兼顧多方面的要求，確定可提高作業(yè)可行性和降低成本的優(yōu)質(zhì)節(jié)點方案。以疊合板出筋問題為例，其存在生產(chǎn)難度大、效率低的局限性，可采用四邊不出筋疊合板，以密拼的方式有效設(shè)置。在筆者實際案例中，東明貴苑項目的設(shè)計環(huán)節(jié)中在以上方面都有了較大的優(yōu)化和改進。

2.2 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

當(dāng)前，我國大部分的大型商場建設(shè)都采用裝配式建筑結(jié)構(gòu)。就商場本身來講，框架式體系結(jié)構(gòu)質(zhì)地輕且運輸方便，在大型商場建設(shè)中應(yīng)用廣泛。尤其是高層框架能夠更好地展現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)的綜合性能。在應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)體系的裝配式建筑時，大部分的部件都是在車間里生產(chǎn)加工的，像內(nèi)外墻板、疊合板、空調(diào)板、陽臺、預(yù)制梁等相關(guān)部件，都是在車間里完成的。加工完成后通過運輸車輛，送至建筑工程施工現(xiàn)場，隨后在現(xiàn)場完成現(xiàn)澆處理等下一步的施工步驟。為了更好地保障裝配式建筑的承受能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中需要注意以下3 點：①要對強度等級做好科學(xué)控制。針對預(yù)制柱混凝土進行設(shè)計時，要嚴(yán)格按照《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50107—2010）來確定強度等級，根據(jù)立方體抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)值來進行確定，就現(xiàn)下的預(yù)制框架柱底來講，其強度的等級最低也要達到C30[4]；②設(shè)計要遵循平面設(shè)計原則。梁柱中心線要保障豎向平面一致，同時縱向?qū)R；③要對預(yù)埋件進行科學(xué)設(shè)計。作為框架結(jié)構(gòu)體系的裝配式建筑，預(yù)埋件是其結(jié)構(gòu)中的重要組成，實際設(shè)計工作中，要將不同位置的預(yù)埋件進行有效連接，這樣才能夠讓剪力和受軸力能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 對建筑建造方面的影響

現(xiàn)階段，裝配式建筑的各個部件集中生產(chǎn)，與傳統(tǒng)建筑方式相比，集中化和規(guī)?；瘜傩愿油癸@。受多方面因素影響，如建筑部件的成本波動、國家政策、建筑行業(yè)發(fā)展等，使得裝配式建筑的零部件在數(shù)量、大小、標(biāo)準(zhǔn)等方面存在顯著差異。諸多要素共同作用對裝配式建筑零部件成本產(chǎn)生不同程度影響，很難根據(jù)市場的動態(tài)變化進行調(diào)整。建筑零部件在加工、物流運輸、安裝等環(huán)節(jié)需要進行二次操作，必須投入一定的人力、物力成本。因此，要在充分發(fā)揮裝配式建筑優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，最大程度節(jié)約相關(guān)附加成本，提升綜合經(jīng)濟效益，全面凸顯裝配式建筑建造方式優(yōu)勢，以確保裝配式建筑能夠滿足社會群體的價值需求。

2.4 制作PC 構(gòu)件

PC 的制作過程需要與項目施工圖紙相匹配，盡可能在確保側(cè)膜制作精確性的前提下，利用螺絲釘，確保其側(cè)面和底部的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)對設(shè)計尺寸的確定，為了不影響施工進度，有必要反復(fù)檢查實際安裝的效果，在保證每個參數(shù)指標(biāo)達到要求后，再進行下一步操作。當(dāng)預(yù)制PC 構(gòu)件進入指定位置后，下一步可進行脫模，在脫模過程中，需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及施工圖紙的要求進行作業(yè)。在找到鋼筋的準(zhǔn)確位置后，擰緊螺栓，然后在確保構(gòu)件精度的前提下，科學(xué)調(diào)整預(yù)埋構(gòu)件的位置等，并將模具連接到確切的位置上。為了能提高整個施工的安全性和有效性，需要確保整個PC 構(gòu)件制作的精確性，使裝配式建筑構(gòu)件制作的效果得到保證，從而實現(xiàn)新型裝配式建筑在生產(chǎn)PC 構(gòu)件時能夠得到質(zhì)量提升[5]。在此過程中，為了避免構(gòu)件表面可能出現(xiàn)銹蝕的問題，在制作PC 構(gòu)件時，有必要對脫模的模具進行清理，也可通過涂抹抗腐蝕試劑的方式保證模具的整體性，通過這個方式，不僅能確保模具的實際質(zhì)量，也能保證模具的使用期限。在制作鋼筋籠時，如果需要實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；纳a(chǎn)方式，首先可按照圖紙要求對整個融合模塊進行固定，然后再把鋼筋模具加入固定的模具構(gòu)件之中，實現(xiàn)對鋼筋模的整體控制。

2.5 類框架簡化體系

裝配式住宅建筑中分戶墻隔離，建立關(guān)鍵受力剪力墻，其他區(qū)域均增設(shè)結(jié)構(gòu)柱。通過該方法的應(yīng)用，有效劃分內(nèi)部空間，輔以輕質(zhì)裝配式內(nèi)裝的方法，提升整體品質(zhì)?？梢葬槍?nèi)部預(yù)制剪力墻進行合并處理，在條件允許時可以適當(dāng)增加長墻，有利于減少預(yù)制剪力墻的規(guī)格數(shù)量，也能夠更高效地完成預(yù)制作業(yè)。類框架體系還可實現(xiàn)大板體系，在部分裝配式建筑工程中，可以對梁體系進行優(yōu)化設(shè)計，不再采用次梁，選用現(xiàn)澆梁。應(yīng)用適量大板有利于吊裝作業(yè)順利開展。

2.6 剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

剪力墻的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計要注意以下3 點：

（1）做好承重墻板的設(shè)計。在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，承重墻的作用至關(guān)重要，因為上部分樓層的重量需要它來支撐，承重墻的設(shè)計必須合理，大多數(shù)情況下在山墻的兩側(cè)，承重墻的質(zhì)量關(guān)系到整個建筑的安全，必須重視。除此之外，還要提高內(nèi)力計算的準(zhǔn)確性，保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，并研究和設(shè)計對抗側(cè)力。

（2）把控好鋼筋的直徑與強度。預(yù)制構(gòu)件之間良好的連接性是能夠直接影響剪力墻結(jié)構(gòu)體系整體性能的。所以在實際的設(shè)計工作中，可以通過提升構(gòu)造可靠性和保障傳力性能兩方面開展。如果裝配式建筑存在抗震能力差的問題，可以提升鋼筋直徑與強度兩方面進行有效解決。

（3）設(shè)計好現(xiàn)場吊裝環(huán)境之間的聯(lián)系[6]。在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，多采用的是分塊設(shè)計。在這個設(shè)計過程中需要充分考慮房間構(gòu)造以及拼接位置之間的關(guān)系，在對豎向接縫進行設(shè)計時，要注意要注意不能使用暗柱中，不能將多個構(gòu)建應(yīng)用到同一個建筑結(jié)構(gòu)中。

2.7 對建筑能耗方面的影響

建筑行業(yè)的能源消耗是長期無法解決的重點問題，而裝配式建筑在降低能源消耗方面具有明顯技術(shù)優(yōu)勢，裝配式建筑可對現(xiàn)代建筑設(shè)計的能源消耗進行全面掌握，積極整合資源，并與相關(guān)生產(chǎn)加工企業(yè)進行對接，確定最佳建筑設(shè)計方案和產(chǎn)品，盡可能減少建筑能源消耗。在裝配式建筑的前期階段，相關(guān)人員已對能耗問題進行了精準(zhǔn)化定位，在后續(xù)設(shè)計過程中，可以及時調(diào)整相關(guān)建筑設(shè)計參數(shù)，保證能耗指標(biāo)的可控性，科學(xué)分析整合數(shù)據(jù)，選取最佳建筑材料進行建造。傳統(tǒng)建筑形式更側(cè)重于后期能源消耗計算，而裝配式建筑形式更側(cè)重于前期預(yù)測，從源頭杜絕能耗問題，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[7]。

2.8 保障各個裝配式構(gòu)件質(zhì)量

裝配式建筑施工時，設(shè)計人員應(yīng)切實遵守設(shè)計理念，結(jié)合施工建造要求。這是由于建筑項目的不同，對施工構(gòu)件的要求也不同，在預(yù)制構(gòu)件施工中，施工人員要綜合考慮施工現(xiàn)場環(huán)境，首先，為保障運輸中的有效性與安全性，應(yīng)了解構(gòu)件運輸長寬高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，掌握吊裝設(shè)備荷載能力，確保吊裝作業(yè)的順利進行，充分發(fā)揮其吊裝價值。在施工現(xiàn)場，做好事前準(zhǔn)備，即嚴(yán)把施工現(xiàn)場材料選購關(guān)、入場關(guān)。為了能實現(xiàn)對構(gòu)配件材料和施工過程的有效控制，需要明確施工企業(yè)的重要作用[8]。在此過程中，施工企業(yè)需要選擇資質(zhì)更高、質(zhì)量有保障的廠家進行合作，同時要做好對構(gòu)配件的檢查工作，尤其是在出廠前，對于無法達到出廠質(zhì)量的構(gòu)配件，要及時聯(lián)系更換，從而保證施工的整體質(zhì)量和水平?；谑┕ひ筮x擇施工材料。全面檢驗鋼筋連接件、預(yù)埋件等施工材料，檢驗合格后方可進入施工場地。此外，要求廠家遞交鋼筋、鋼筋連接件等質(zhì)量檢測材料，還要進行抽樣檢驗，反復(fù)試驗，確保鋼筋牢固程度符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求，使鋼筋達到最佳性能。此外，有必要完善對構(gòu)配件和養(yǎng)護方面的工作，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，確保整個施工材料的質(zhì)量和水平。

2.9 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計

預(yù)制構(gòu)件的廠內(nèi)生產(chǎn)水平高，例如內(nèi)部鋼筋、雨水管洞等均根據(jù)工程要求提前在工廠完成，廠內(nèi)生產(chǎn)階段的作業(yè)內(nèi)容多、過程復(fù)雜，對設(shè)計水平也要求較高。針對預(yù)制構(gòu)件進行深化設(shè)計時，需要多專業(yè)人員的共同參與，例如建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)的人員協(xié)同開展設(shè)計工作，針對各專業(yè)間存在的矛盾給予有效處理，以便生產(chǎn)的順利進行。在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計中，可靈活應(yīng)用BIM 技術(shù)，以建模分析的方式更直觀地判斷各專業(yè)的情況，直觀發(fā)現(xiàn)問題，予以有效協(xié)調(diào)。某專業(yè)的參數(shù)發(fā)生改變后，建成的模型可根據(jù)該參數(shù)的變化自動更新，減小員工的工作量。在五位一體模式下，除了各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計外，要求設(shè)計方積極與其他參與主體協(xié)調(diào)，如施工方、構(gòu)件生產(chǎn)方等[9]。設(shè)計方需要深入生產(chǎn)廠，經(jīng)實地調(diào)研后掌握實際生產(chǎn)條件，根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)展?fàn)顩r，合理安排資源配置設(shè)計工作。例如，廠內(nèi)的吊裝埋件為螺紋套筒，在設(shè)計中盡可能不使用吊環(huán)、吊釘作為吊裝埋件，如果選用會導(dǎo)致構(gòu)件廠需要重新組織埋件的招標(biāo)、采購工作，使成本增加，耗費更多的時間，不利于裝配式建筑施工的順利進行。

2.10 預(yù)制件的安裝

裝配式建筑在施工過程中，需要安裝大量的預(yù)制件，預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)安裝對于裝配式建筑施工質(zhì)量有積極作用。除了在建設(shè)過程中，要嚴(yán)格遵循行業(yè)相關(guān)規(guī)定，還要對誤差進行有效控制。通常情況下，預(yù)制件安裝的誤差位置要小于1mm。尤其是垂直作業(yè)，極易出現(xiàn)誤差，應(yīng)該做好嚴(yán)格的管控，避免因垂直偏差影響后續(xù)預(yù)制件的安裝。當(dāng)然預(yù)制件除了在安裝過程中容易出現(xiàn)偏差，在現(xiàn)場澆筑中也要對預(yù)制件進行有效固定，避免因外力影響，造成預(yù)制件偏斜。總而言之，預(yù)制件的安裝需要螺栓和預(yù)留孔洞的有效連接，要想更好地控制預(yù)制件的安裝效果，必須要固定好連接點。

3 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑有效促進了建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，尤其是在降低成本、生產(chǎn)方式、施工形式等方面發(fā)揮了重要作用。與傳統(tǒng)建筑施工形式相比，裝配式建筑更加凸顯了質(zhì)量和效率，大大降低了人力物力方面的投入。裝配式建筑雖然在促進現(xiàn)代建筑設(shè)計方面取得了一定成效，但也面臨著諸多不確定因素。因此，必須立足現(xiàn)狀，迎合時代的發(fā)展，積極整合優(yōu)勢資源，加強頂層設(shè)計，開發(fā)綠色環(huán)保材料，大力發(fā)展裝配式建筑，促進建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。