裝配式建筑結構體系設計要點及其發展研究

王靖 李少語

通訊作者：王靖，1987年1月，女，漢族，河南新鄉人，現任鄭州城市職業學院職稱講師，研究生。研究方向：建筑結構。

摘要：近年來我國經濟建設快速發展，城市化進程的腳步不斷加快，對我國的整體建設和發展，做出了極大的促進。隨著城市化進程的不斷發展，對于城市建筑的需求標準和數量都在不斷地提升著，對我國建筑行業的發展，產生了極大的帶動作用。裝配式建筑結構是早期所提出的一種建筑思路，而隨著科學技術以及相關的設計思維的提升，裝配式建筑結構體系逐漸成熟，開始廣泛的應用于我國城市建筑的各項工程發展中，對我國的建設發展，做出重要貢獻。

關鍵詞：裝配式建筑結構;體系;設計

Abstract： In recent years，with the rapid development of China’s economic construction and the constant acceleration of urbanization， great progress has been made in the overall construction and development of China. With the continuous development of the urbanization process， the demand standards and quantity for urban buildings are constantly increasing， which has greatly promoted the development of China’s construction industry. Prefabricated building structure is a kind of architectural idea put forward in the early days. With the improvement of science and technology and related design thinking， the prefabricated building structure system has gradually matured and has been widely used in the development of various projects in China’s urban construction， making important contributions to China’s construction and development.

Keywords： Prefabricated building structure; system; design

一、前言

隨著我國經濟建設的快速發展，城市化進程不斷加快，使各類建筑的數量不斷的增多。但隨著各類建筑的不斷增多，以及各項建筑施工技術的廣泛應用，使人們對于城市建筑的各項性能、質量都提出了更高的要求。目前，城市建筑正在由傳統的建筑發展體系，逐漸轉變為綠色、低碳、快捷的建設發展思路中，因此，裝配式建筑結構正在逐漸成為我國的施工建設的重要模式。

二、裝配式建筑

裝配式建筑是由預制部品部件在工地裝配而成的建筑。裝配式建筑，按照預制構件的形式和施工方法，一般分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑等五種類型。

隨著我國的建筑行業的不斷發展，以及相關工業技術的不斷進步，建筑房屋不再拘泥于傳統技術形式中的堆砌等形式。建筑房屋可以通過預制相關部件，使房屋的建筑結構能夠像機器生產一樣，成批成套地制造。只要將預制好的相關房屋構件，運送到工地中，然后將相應的房屋預制構件裝配起來，并進行相應的后期處理，就可以完成了工程的整體建設。

2008年國內首例流水線式生產的萬科新里程項目的兩棟住宅樓在上海誕生。該項目的外墻結構完全采用預制鋼筋混凝土結構，在工廠生產出墻板，在現場對每一面墻進行拼裝就可以組合出標準的模塊式房屋，房子的建造過程好像流水線上進行生產一樣。20棟和21棟PC裝配式樓主體結構一直以每層5天的進度順利向上推進，現場工人最大可減少89%，大大減少了現場安全事故的發生率。

裝配式建筑是在20世紀所提出的一種建筑施工技術，但由于當時的相關施工技術等因素的制約，導致預制裝配式建筑技術難以達到預期的效果，因此，便被擱置了[1]。而隨著科學技術的不斷發展，以及我國工業建設的不斷進步，使我國的建筑工程施工技術也在不斷地進步，使預制裝配式建筑完全能夠達到預期的效果，對我國的建筑工程發展，做出極大的貢獻。

早期的裝配式建筑外形非常呆板，在實際的應用中，很難做到推廣。隨著我國工業技術，以及相關構件的設計思維和預制技術水平的不斷提升，使預制裝配式構件的外觀也在不斷地變化著，預制裝配式構件更具有靈活性和多樣性。預制裝配式建筑構件不僅能夠成批量的生產建造，而且構件建筑樣式豐富，應用更加廣泛。

在國外有一種活動住宅，就是一種很先進的裝配式建筑，每一個住宅單元就像是一輛大型的拖車，在實際的應用中，只要通過特殊的汽車就能夠把它拉到現場，然后再由起重機吊裝到地板墊塊上，與預埋好的水道、電源、電話系統相連，就可以使用了。活動住宅內部有暖氣、廚房、餐廳的相關生活設施。活動住宅能夠單獨形成一個單元，也能夠互相連接起來。

三、預制裝配式建筑的主要特征

在傳統建筑行業的施工建設過程中，建筑工程施工是將各項施工所使用的基礎材料，投入工地中，然后進行整合應用，一點一點地完成工程的建設。預制裝配式建筑是通過將建筑工程在施工中需要應用的建筑構件，按照相應的施工需要進行分別設計，按照相應的設計圖紙，對不同施工環節中應用的建筑構件進行分別設計，將材料與施工兩種不同的施工環節分別進行，極大地改善了施工建設的工作效率，對工程項目的建筑施工帶來了極大的便捷[2]。

傳統建筑工程在施工時，存在明顯的工業化程度低、能耗高、廢棄物高、設計施工效率低、裝飾裝修質量不穩定等問題。在我國建筑工程的傳統施工形式中，由于本身的工業化程度低，導致在施工建設的過程中，需要消耗大量的人力，來完成施工作業。由于需要應用的大量的人力，而相應的具有專業素質的工作人員數量，不足以滿足我國建筑快速發展的人力需求，導致大量的非專業化工作人員參與，在建筑工程的施工過程中，各種施工問題頻發，技術、安全等問題層出不窮，對工程的進度造成嚴重的影響。

在傳統的建筑工程施工過程中，由于本身的施工技術水平較低，導致在實際的施工過程中，需要消耗大量的能源，包括水、電等，而這些能源的大量消耗，使工程建設需要更多的成本。這樣不僅造成嚴重的能源浪費，也對工程的施工進度造成嚴重的影響。廢棄物高也是傳統建筑工程項目施工過程中存在的一項重要特征。在傳統的建筑工程項目施工過程中，由于工程建設需要對很多原材料進行修正，保證材料能夠更好地在不同的環境中發揮自身的價值[3]。

與傳統建筑工程項目施工相比，預制裝配式建筑具有現場作業強度低、品質高、垃圾少、材料利用率高、污染管控到位、人工成本易控、工期短、運營維護簡易等優勢。在預制裝配式建筑工程的施工過程中，由于工程建筑在施工前，相應的施工建設所需的材料都由預制單位完成前期建設，而這些預制裝配式構建只能應用大型機械完成施工，因此極大地降低對人力的需求，使現場作業強度大大的降低。

在裝配式建筑的施工過程中，裝配構件在相關單位的生產建設中，重點加強了質量的監管，而且不同的裝配構件都自成一體，極大地提高了自身的質量。而相比于傳統建筑施工過程中，每一個環節的施工都是一點一點建立起來的，而這也導致許多問題在一點一點的累計，使建筑工程產生嚴重的質量問題[4]。

在預制裝配式建筑的施工過程中，由于工程所需的建筑構件，都是前期完成生產的，在工地的實際施工中，只需要進行簡單地構件裝配，以及關鍵環節的澆灌的工作，就能夠完成工程建設。這種施工形式，使建筑工程在實際的施工過程中，對與相關原材料的應用較少，因此，產生的垃圾也很少。由于施工環節中應用的原材料較少，在使用過程中，材料的利用率也有了極大的提升。裝配式建筑在施工的過程中，由于相應的建筑構件都是通過大型裝配工程來完成，因此，對于人力的使用量大大減少，很好地控制了人工成本，同時也降低了安全事故發生的概率。

由于工程的施工建設所應用的主體都是由相關構件來完成，極大的減少了在實際施工過程中，工作人員在建設墻體、地基等大型環節的工作時間，能夠快速的完成施工建設，大大地縮短了工期[5]。

在工程的施工維護過程中，由于工程整體結構主要是由相應的構件所組成，實際施工只需要完成裝配和一些關鍵環節的澆灌就可以了，這使工程出現問題的環節也大大的減少了。下圖為裝配式建筑的施工過程。

預制裝配式建筑能夠很好地融合綠色、低碳、節能、環保、健康生態、可持續發展的先進理念。在建筑工程的施工發展中，能很好地結合新型建筑理念來完成施工，實現工程建設施工標準化、建筑裝配構件生產工廠化、建筑施工裝配化，以及建筑工程施工裝修一體化的發展思路[6]。

在建筑工程的施工管理中，相關工作人員能夠對施工環節進行完善的信息化管理，不僅提高了建筑工程的施工效率，還打破傳統工程建筑施工多個環節的局限性，實現了產業上下游的高度協同，對我國建筑行業的發展，做出重要貢獻。

四、預制裝配式建筑設計的要點分析

（一）主要設計流程

預制裝配式建筑結構體系一般分為技術策劃、方案設計、初步設計、施工圖、構件建工圖設計五項施工設計階段。

技術策劃階段是對預制裝配式建筑項目進行定位，對建筑工程項目的在建筑施工過程中，建筑本身的規模、成本、外部條件等方面進行深入分析。在對建筑規模進行分析時，詳細分析在建筑工程建設施工中所需的建筑面積。并結合建筑工程的建設面積材料的，準確計算項目的建設施工的過程中，所需的建筑成本。在進行技術策劃階段，要詳細判斷建筑工程的外部條件，分析建筑工程在施工的過程中，相關的外部條件，為后續的施工方案設計，做好基礎準備[7]。

在初步設計階段，相關設計工作人員要注意聯合相關工作骨干技術人員對建筑工程的相關工作進行深入分析。在針對建筑工程的完成相關分析后，對建筑工程的施工進行系統化的分析，并做好協同設計工作。在進行初步設計工作時，相關設計人員要明確工程在建設過程中，多少有效地層數、施工的構件種類，以及相關的建筑工程性能等因素，為建筑施工方案的完善提供有效地基礎。同時，還要結合工程現場的施工狀況，以及相關施工的技術水平，以及工程建設進度，綜合分析工程建設施工管線、設備情況等。對工程建設進行經濟評估，深入分析工程的整體成本情況，制定科學合理的技術施工方案，以及相應的突發情況的應急預案。

施工圖設計是工程建設的重要基礎，在進行工程的前期施工圖設計時，相關工作人員要結合技術策劃和初步設計的具體內容，對施工圖設計進行一定的調整。在完成施工圖設計時，要綜合不同專業提供的參數，充分考慮在施工建設中需要準備的預留、預埋等設施的要求，并結合相應位置的情況，制定完善的施工 圖紙。在建設的過程中，還要針對施工圖紙中的重點區域，做好相應的防水、防火等防范措施，保證在實際的施工建設中，能夠做好相應的預防，保障施工質量。

構件加工圖設計要根據相應的設計單位，以及加工企業的詳細施工數據進行分析，判斷在工程建設過程中，需要分析和掌握的標準。在進行構件建工圖設計時，相關工作人員要根據工程建設的相關需求，組好相應的構件尺寸控制圖，以及精確定位預制構件中的門窗洞口、機電管線的位置等，并考慮相應的構件儲運、吊裝工作過程中，能夠準確的安裝起吊、固定裝置。下面兩組圖片為裝配式建筑的安裝過程。

五、預制裝配式建筑的設計要點

（一）平面規劃設計要點

預制裝配式建筑的平面設計要嚴格遵循模式協調的基本原則，并針對建筑施工過程中，各個環節，的模塊尺寸、種類進行深入優化，確保工程在實際的建設過程中，能夠符合相應的建設施工標準。在進行平面設計的過程中，一定要針確保產業化的配套技術體系能夠完善，并充分提升裝配式建筑工程的總體建設質量，并最大程度的降低工程的建設成本[8]。平面設計規劃，要確保適用于大空間的平面布局設計，并合理設置承重墻、相應的管井等設施，確保工程內部空間的靈活性和功能性，對于工程建設的不同區間，要進行合理的區分，隱藏套內承重墻，使用易于拆改的內隔墻進行功能劃分。

（二）立面設計要點

立面設計是建筑工程施工設計的關鍵。在進行立面設計的過程中，一定要遵循相應的標準化、模塊化的組合特征。并針對外墻預制板，結合不同的設計需求，進行針對化的選材，以達到不同的建筑效果。對于外墻構件，包含了墻板、門窗、陽臺、空調板等多種類型的裝飾，而這些不同而裝飾，能夠實現立面設計的多樣化設計效果。在設計的過程中，選擇的裝飾材料應滿足工程立面的設計需要，并采用裝飾一體化的生產工藝來確保工程的施工質量。對于工程外墻門窗的設計，要保障工程具有很好地采光、通風，合理的控制設計的尺寸，保障工程的設計施工效果。在立面設計的過程中，要注意控制陽臺、空調板等構件的位置、形狀，以提高立面的靈活性。并通過裝飾構件的變化來實現立面效果的變化，充分滿足不同建筑立面的需要。

（三）構件設計的要點分析

裝配式建筑中的構件是影響建筑水平合質量的主要因素，同時也是建筑工程的核心設計部分。在進行構件的實際設計時，要結合實際應用，注重構件設計的專業化、標準化，同時還要考慮到構件在實際的運輸、吊裝等工作中所受到的影響。在設計的過程中，要充分的考慮到構件在應用中的耐火、耐腐蝕等性能，為建筑構件的長期使用做出有效的保障。

六、結論

綜上所述，隨著我國經濟建設的快速發展，城市化進程的腳步也在不斷地加快，使我國的建筑工程質量和水平都在不斷地提升著。我國的建筑工程技術已經逐漸形成了一整套完善的發展體系，應用裝配式建筑能夠真正的實現節能、環保、低碳的發展標準，推動了我國的建筑行業真正的實現了可持續發展。

參考文獻：

[1]宮永麗.裝配式建筑結構體系設計及其發展趨勢[J].中國住宅設施， 2019（06）：15-16.

[2]馮振.試析裝配式建筑結構體系設計要點及其發展趨勢[J].中國住宅設施， 2019（01）：35-36.

[3]梁晨，呂彥斌.試析裝配式建筑結構體系設計要點及其發展趨勢[J].工程建設與設計， 2018（11）：56-57+60.

[4]高熙煌.預制裝配式建筑發展前景分析和結構設計要點研究[J].建筑工程技術與設計， 2017（1）.

[5]張鑫，隗鳶翀.預制裝配式建筑的發展前景及結構設計要點[J].綠色環保建材， 2019，148（06）：82.

[6]盧蘇梁.試析裝配式建筑結構的設計要點及相關探討[J].工程建設與設計， 2019（6）.

[7]李建沛.預制裝配式建筑結構體系與設計[J].冶金叢刊， 2017，44（8）：221-222.

[8]陳賽國，周紅霞，唐振興.實例探析裝配式建筑結構設計與施工要點[J].建材與裝飾， 2018，531（22）：106-107.