裝配式建筑設(shè)計要點分析與優(yōu)化策略

顧成碩 李濤

摘 要：現(xiàn)階段，裝配式建筑工程在我國的發(fā)展十分普遍，但國內(nèi)裝配建筑產(chǎn)業(yè)正處于起步階段，在構(gòu)件制作、建筑設(shè)計、抗震功能等方面存在缺陷，使結(jié)構(gòu)設(shè)計與預(yù)期存在差距，增加了成本投入。對此，應(yīng)堅持安全實用的原則，制定科學可行的優(yōu)化方案，對裝配式建筑進行優(yōu)化設(shè)計，由此保障建筑質(zhì)量，促進整個裝配建筑業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式;建筑設(shè)計;優(yōu)化策略

引言

裝配式建筑結(jié)構(gòu)是相比較于現(xiàn)澆式混凝土建筑而言的，隨著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的發(fā)展，我國現(xiàn)澆筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)已經(jīng)不斷發(fā)展，被普遍應(yīng)用，但是這種建筑結(jié)構(gòu)模式有很大的問題。現(xiàn)階段，我國倡導(dǎo)綠色建筑設(shè)計，要求相關(guān)建設(shè)部門積極對建筑結(jié)構(gòu)模式進行創(chuàng)新改進，并以綠色、環(huán)保、節(jié)能的理念對建筑物結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，從而有效解決當前建筑工程的現(xiàn)狀問題和發(fā)展難題，最終推動建筑工業(yè)向著新型工業(yè)化方向發(fā)展。

1裝配式建筑概述

裝配式建筑是指由預(yù)制構(gòu)件通過各種可靠的連接方式建造而成的建筑。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑在施工質(zhì)量、工期、節(jié)約資源和環(huán)境保護方面具有很大優(yōu)勢。裝配式建筑具有標準化、工廠化、裝配化、一體化和信息化等五大特征，其中標準化是其他幾個特征的基礎(chǔ)和核心，構(gòu)件必須標準，否則不易拼裝，更不易生產(chǎn)。而想要生產(chǎn)出標準化的構(gòu)件，必須進行標準化設(shè)計，這樣才能從源頭發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，使我國的建筑產(chǎn)業(yè)走向工業(yè)化生產(chǎn)道路。目前，很多傳統(tǒng)的設(shè)計單位不熟悉模數(shù)化、標準化、工業(yè)化的設(shè)計方法，設(shè)計尚不適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)、裝修和設(shè)備管線的裝配化集成技術(shù)，導(dǎo)致設(shè)計模數(shù)化、標準化和建筑立面多樣化和美觀要求容易產(chǎn)生沖突，后期構(gòu)件拆分及節(jié)點設(shè)計困難。而建設(shè)方習慣傳統(tǒng)設(shè)計管理流程，“邊決策、邊設(shè)計、邊修改”，這使得PC深化和制作工作難以展開，上述因素都導(dǎo)致裝配式建筑建造成本居高不下。

2裝配式建筑標準化設(shè)計要點

2.1平面和立面設(shè)計

平面和立面設(shè)計是裝配式建筑前期設(shè)計一個非常重要的內(nèi)容，它是平面與立面設(shè)計的基礎(chǔ)。從建筑構(gòu)件裝配的具體情況這點深入研發(fā)，了解套型模塊的功能和相關(guān)尺寸，由此我們可以確定建筑空間的內(nèi)部分布與布局。最關(guān)鍵的是確定管井和承重墻的具體位置，實現(xiàn)內(nèi)部空間功能區(qū)的合理劃分，使該建筑更加合理化、更加舒服。

2.2內(nèi)裝修集成化設(shè)計

裝配式建筑內(nèi)裝修應(yīng)采用集成化設(shè)計原則，將各系統(tǒng)有效協(xié)調(diào)地組裝在一起。內(nèi)裝集成設(shè)計和部品選型也應(yīng)以少規(guī)格、多組合的方式實現(xiàn)內(nèi)裝系列化和多樣化。在設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下原則：①設(shè)備管線與結(jié)構(gòu)分離，方便后期維修和更換。管線宜敷設(shè)在地面架空層或吊頂龍骨之間;②管線應(yīng)集中布置，應(yīng)優(yōu)先考慮布置在空間狹小位置;③為了防止安裝時出現(xiàn)偏差，宜采用可調(diào)節(jié)的部件或者構(gòu)造;④內(nèi)裝部品應(yīng)結(jié)合房間使用功能進行集成設(shè)計，對裝配式建筑內(nèi)部的部品設(shè)計也是其標準化設(shè)計的應(yīng)用體現(xiàn)。此外，在方案設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)多種設(shè)計參數(shù)，考慮不同規(guī)格的預(yù)埋、預(yù)留構(gòu)件運用在裝配式建筑中的施工方案，根據(jù)施工過程明確時間、質(zhì)量、成本等控制目標，并兼顧裝配式建筑中隔音、消防、節(jié)能等功能指標，為后續(xù)工作的開展奠定良好基礎(chǔ)。

2.3構(gòu)件和節(jié)點設(shè)計

構(gòu)件優(yōu)化主要是為了增加預(yù)制構(gòu)件的多功能性，減少預(yù)制構(gòu)件的種類。選擇、優(yōu)化設(shè)計出通用性更高的構(gòu)件，以減少預(yù)制場的生產(chǎn)壓力，提高后期安裝的便利性。同時，構(gòu)件優(yōu)化人員將優(yōu)化后的構(gòu)件上傳BIM云端，替代更新構(gòu)件庫中原有的構(gòu)件，對構(gòu)件庫進行完善，以增強構(gòu)件庫的通用化和標準化。節(jié)點優(yōu)化主要考慮到裝配式建筑的安全性，節(jié)點作為裝配建筑的薄弱環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣對裝配式建筑的安全性至關(guān)重要，在節(jié)點優(yōu)化設(shè)計中須重點考慮其連接和抗震性能，也要對關(guān)鍵節(jié)點進行論證分析，保證其施工可行性。

3裝配式建筑設(shè)計優(yōu)化策略

3.1規(guī)范裝配式建筑設(shè)計流程

當設(shè)計流程不夠規(guī)范完善，生產(chǎn)與設(shè)計之間必然會產(chǎn)生脫節(jié)，對后續(xù)的施工進程會有很大的影響。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的流程不僅是對建筑功能的展示，而且是對設(shè)計和構(gòu)件的充分思考。

3.2科學設(shè)計裝配式構(gòu)造結(jié)構(gòu)構(gòu)件

建筑工程項目的結(jié)構(gòu)樓板主要是裝配式單向疊合板，在對此位置進行構(gòu)造結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要在底板位置留有開洞口，在對開洞口取位時，需要避免銜架鋼筋和構(gòu)造之間有交叉，因此需要對洞口處的寬度進行科學設(shè)計，并在施工方案設(shè)計時需要取繞洞口的方法作為施工基本方法之一，避免鋼筋過于受力被切斷。如果洞口寬度過大時，對于施工方案就需要進行適當?shù)母倪M，選擇在洞口處增加鋼筋，確保支撐鋼筋截面積大于受力鋼筋的截面積。對于不同樓層之間和屋頂?shù)募袅Y(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要將閉環(huán)式鋼筋混凝土后澆圈設(shè)計在裝配式剪力墻的頂端，以此通過圈梁結(jié)構(gòu)促使建筑結(jié)構(gòu)完整。

3.3電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

在供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中，應(yīng)高度重視電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，了解指揮中心的相關(guān)用電設(shè)備使用情況，明確各類電器裝備作用、性能配置等，并掌握建筑內(nèi)部所有電源系統(tǒng)，根據(jù)施工企業(yè)對供電系統(tǒng)提出的要求，在電源管控參數(shù)支持下，確定遠距離監(jiān)控裝置構(gòu)造信息，掌握遠程監(jiān)控裝置特點、電源運行情況等，并確保控制中心可操縱后臺系統(tǒng)所傳輸?shù)倪^電壓、缺相位、欠電壓等，根據(jù)施工現(xiàn)場所需用電比率，盡量節(jié)約用電成本。

3.4在深化設(shè)計中的應(yīng)用BIM

Revit族庫是一個族單元，可以編輯和驅(qū)動各種族文件。深化預(yù)制構(gòu)件設(shè)計流程，整合各種預(yù)制構(gòu)件的外輪廓、預(yù)埋件、配筋形式。其中，預(yù)制構(gòu)件可根據(jù)外輪廓形狀的不同而有所不同。標準預(yù)埋件可按一般要求定位在預(yù)制構(gòu)件中，Re‐vit族庫根據(jù)文件繪制并存儲在常規(guī)測量模型中，族文件的圖紙完全基于構(gòu)件中鋼筋的形狀，可編輯鋼筋規(guī)格、彎曲角度等參數(shù)，并可定義基準面。BIM模型是一種可以共同使用的信息載體，不同的項目分支機構(gòu)可以通過BIM模型插入、提取、更新數(shù)據(jù)，實現(xiàn)專業(yè)工作之間的協(xié)作。使用BIM技術(shù)可以很好地保持平面圖、立面圖、零件圖和局部圖之間的數(shù)據(jù)一致性，提高在構(gòu)造工程圖的過程中解析專業(yè)信息的能力，并準確表達項目的意圖。

結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，裝配式建筑施工方式在不斷地改變與創(chuàng)新，為了更好地提高裝配式建筑給人們帶來的便利，必須不斷地研究和探索新方法。盡管由于近幾年相關(guān)領(lǐng)域科技的放緩導(dǎo)致其發(fā)展的步伐有所減慢，但是人們對于它的期待卻與日俱增。相信在不久的將來，隨著我國建筑行業(yè)技術(shù)水平的提高，裝配式建筑也會得到長遠發(fā)展，最終達成居民對高質(zhì)量建筑物的美好愿望。

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