預制裝配式建筑設計實踐及相關問題的探討

吳霞峰

摘 要：在建筑設計中裝配式建筑的應用逐漸受到人們的重視，其不僅具有施工速度快、費用支出少、安全性能突出等特點，能夠達到現階段城市發展的要求。本文首先分析了預制裝配式建筑設計中面對的難題，然后從不同角度闡述了預制裝配式建筑設計的關鍵點，并探討預制裝配式建筑未來的發展方向。

關鍵詞：預制；裝配式；建筑設計；設計問題

1 引言

建筑業是我國國民經濟的支柱性產業，在促進經濟穩定增長和擴大就業方面作出突出貢獻。傳統的現澆建筑模式存在工期長、污染嚴重、濕作業多、安全事故多、生產效率低、勞動力需求大、工程質量差等多方面問題，與國家倡導的建筑業走綠色環保、可持續發展之路相悖而馳。我國裝配式建筑施工起步較晚，缺乏完整的、配套工業生產系統，再加之裝配式建筑本身所具有的整體性差的特點，最終導致施工過程經常出現各種質量問題。因此，要想確保裝配式建筑工程施工質量，需要對裝配式建筑從預制構件生產到物流，再到安裝全過程進行有效控制。

2 裝配式建筑的概念

所謂裝配就是拼裝、組合、組裝的意思，顧名思義，裝配式建筑施工技術就是通過建筑材料的組合、拼裝，從而組成建筑體的一種建筑施工技術。通過此項技術可以使建筑施工的周期大幅縮短，建筑施工效率大幅提高，并且絕大多數建筑的施工操作都能通過這項技術完成。但同時，這項技術在某些方面要求還是很苛刻的，比如需要3D打印技術的支持，而且必須是商業化、能夠大規模投入實際生產的3D打印技術。我國裝配式住宅起步較晚，于20世紀60年代開始出現，自70年代中后期以來，隨著城市化水平的提高和人民對住房質量需求的進步，大面積城鎮住房建設給裝配式住宅的發展提供了新的機遇與挑戰；到90年代末，我國預制裝配式構件在生產量方面有了較大提高，但是構件質量較低，在裝配式住宅中的應用也不夠科學。

3 裝配式建筑的優點

裝配置建筑的優點在于：①裝配式建筑的零部件可以在工廠實現一體化的產業性生產，使生產出的部件成為標準化產品，在建筑現場就可以直接安裝使用，形成了一整個方便快捷的產業鏈。在快節奏的現代社會，在工期時間緊張的建筑領域，裝配式相比其他建筑方式更具有優越性；②這一標準化的生產模式，使得構件質量可以得到有效的控制，因此比傳統模式下生產出的產品質量更具有保障性；③建筑過程更具有靈活性，根據作業實際情況決定材料使用量，減少了建筑過程中用于周轉材料的儲存，也減少了租賃資金；④建造現場作業量大大減少，減輕了作業過程中對環境的破壞，有利于保護生態環境；⑤標準化模式的生產可以節省材料，減少浪費；⑥構件的高標準的機械化程度，減少了現場人員的配備，在用工成本和安全生產方面都有幫助。

4 預制裝配式建筑設計存在的問題

4.1 平面不規則和組件數量約束之間的矛盾

建筑物的平面是甲方參考地形、運用性能、外貌形狀等需要提出的，平面的形狀多種多樣，假若針對每一種不同形狀的平面生產差異化的模具，那么模具的研發費用將非常昂貴，預制裝配式建筑就會因為費用支出高昂而無法繼續開展。為此，在設計過程中需要同時考慮裝配式建筑和非裝配式建筑的獨特之處，對于不規則的平面要采用非裝配置建筑設計的原則運用現澆混凝土的工程方案，對于規則的平面則采用規范化的構件，先將構件拆解預制，在施工現場重新組裝。

4.2 設計水平不高

在我國，目前的設計驗收等相關規范明顯滯后于施工技術的發展，裝配式建筑的應用領域還相當有限，而裝配式建筑要求放線準確，標高測量精確，對預留孔洞位置精度要求較高，因此在建筑總高度和層高上限制很大。構件的機械化生產因為設備的限制，尺寸要求具有局限性，而裝配式建筑由于為混凝土結構，要求在預留預埋時，尺寸、位置盡量精確，否則要重新開槽、開洞，增加施工難度，甚至影響結構。

4.3 裝配式建筑工程成本較高

據調查，由于工業化增長率不同，目前市場中建筑產業化比傳統建筑的造價增加200元/m2～400元/m2。此外，在構件生產及施工環節，由于構件生產的一次性投入、機械投入過大，使得預制構件工廠不足，形成賣方市場，構件生產企業任意對構建提價也是造成預制構件價格偏高的原因。綜合各方面，合理的利潤是企業發展的基石，對于利益至上的開發商，只有在政府的補助利益政策能夠彌補利潤損失的情況下，才會更青睞于預制裝配式結構。

5 預制裝配式建筑設計實踐分析

5.1 平面設計關鍵點

在采用預制裝配式設計模式對建筑進行平面設計時應該遵循的主要準則就是模數的協調，需要對套型模塊的類型、大小等進行優化，在設計建筑預制構建時要盡量保證標準化、通用化，從而在不增加之出的前提下提升工程質量及效率。在建筑內部的構造布置方面，要對管井、承重墻等的放置位置進行科學的安排，保證建筑空間足夠大，還要對建筑內部不同區域的功能進行明晰的劃定。

5.2 優選設計單位，強化設計管理

建筑產業化工程尚無成熟體系，故在設計階段應優選具有建筑產業化工程設計實驗或實力較強的設計單位。同時設計階段要注意所設計的構件種類盡量統一，增加鋼模的周轉使用率。而且在構件設計時要考慮構件的生產、運輸要求及現場施工的吊裝要求。盡量對鋼筋用量進行優化，并對其他埋件進行標準化設計，加大周轉使用率。

6 裝配式綠色建筑的發展前景

當今社會，越來越多的外來務工人員涌入北上廣深等一線城市，促進社會城市和經濟建設的同時也帶來了很大的負面影響，不僅加重了北上廣深等大城市的住房壓力，更與城市宏觀調控房價快速增長的政策相違背。而裝配式綠色建筑建造模式的出現可以在很大程度上緩解城市的住房壓力，有效地為社會緩和房地產市場熱度。與此同時，外來人口的瘋狂涌入，也孕育著房租價格的水漲船高。大部分外來務工人員為了節省必要的生活成本，選擇環境較差或者距離自己工作地點較遠的暫住地，不僅無法擁有一個安全舒適的居住環境，而且給他們的工作和日常生活帶來許多不便捷之處。通過政府主導，采用預制裝配式綠色建筑制造模式，可以直接在外來務工人員工作密集區選址搭建保障性住房等政府公益性質住宅，給漂泊異鄉的外來務工人員提供一個交通方便、溫馨舒適的家庭生活環境，讓他們在快節奏的城市生活中體驗家的感覺，增強其城市歸屬感以備更好地為城市的發展添磚加瓦。同時，裝配式建筑與綠色生態發展理念相結合不僅大大提高了居民生活環境的舒適度，也有利于促進社會的生態平衡與可持續發展。

7 結束語

盡管裝配式建筑設計方式具有眾多的優勢，但是，目前在裝配式建筑設計方面還存在很多的難題需要解決，要想進一步促進該技術的繼續發展就必須以工程設計的要求為基礎，將多種因素考慮在內，全面深入分析預制組件的拆解、制造、運送、吊裝等各階段的技術要點，增強對預制裝配式建筑設計的研究探討，優化設計手段。

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