研究預制裝配式建筑設計實踐及問題

【摘要】近年來，我國建筑行業迅速發展起來，預制裝配式建筑是建筑領域革新的產物，其施工過程與傳統工程相比更加簡單，且施工效率高，能夠縮短工期，所以在工程建設中得到應用。為了更好地發揮出預制裝配式建筑工程的優勢，設計人員對工程設計實踐就要引起重視。基于此，文章先對預制裝配式建筑進行簡要概述，然后對優缺點與存在問題進行分析，最后對預制裝配式建筑設計應用進行探究，以供參考。

【關鍵詞】預制裝配式;建筑設計;問題;應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

雖然預制裝配式工程比傳統工程具有較多優勢，但仍存在著一些不可忽略的問題，而這些問題對工程質量與效率造成不利影響，阻礙預制裝配式工程的持續發展。為了提升預制裝配式工程的影響力與建筑領域的持續發展，企業就要對現有問題進行解決，不斷優化設計方案，以提升預制裝配式工程施工質量。

1、預制裝配式建筑的概述

預制裝配式建筑是將建筑一部分或全部構件在構件預制廠生產，然后采用運輸的形式將其運送到施工現場，并采用適合的安裝方法與設備，將構件進行組裝，使其成為能夠具有使用功能的建筑物。此種工程施工可分為兩個階段，一是預制工作階段。結合預制構件生產流程，將水泥、鋼筋以及木材等使用的原材料運送到構件預制廠進行加工，然后對鋼筋混凝土進行振搗與養護，得到成品的預制構件，如樓板、樓梯等。但這些預制構件屬于傳統結構使用的構件，為了使裝配式建設向著產業化方向發展，仍需相關單位做好設計，并建立完善的結構標準，使工廠化預制構件能夠滿足時代發展的實際需求;二是裝配工作階段。此階段是將預制構件在現場拼接，通過運輸車將所有預制構件運輸到現場，并合理進行堆放，并結合設計要求，將其吊裝到適合的位置，完成組裝以后再進行測量與糾偏，對于需要澆筑灌漿的位置要做好填縫灌漿，所有部位嚴格按照設計方案要求，完成裝配式建筑建設。

2、預制裝配式建筑的優缺點及其存在的問題

2.1優點

第一，生產率高。由于車間統一進行構件生產，能夠有效提升效率，在現場組織施工過程中，減少了澆筑等環節，也幾乎不用使用腳手架、抹灰工程。加之管線以及插座都是生產過程中預留的，能夠有效提升生產效率;第二，精度高。流水線生產過程中，要求標準統一，所以預埋件、門窗洞口預留等定位非常精準，能夠有效保證工程質量，確保生產精確度;第三，具有較高的質量。將構件運輸到施工現場進行機械的吊裝與組裝，能夠降低混凝土澆筑與養護環節，傳統方案由于多種因素影響，造成混凝土出現裂縫，而預制構件不會產生這類問題。

2.2缺點

第一，具有較高的成本。不同建筑工程的使用功能與建設標準，平面形狀不同，如果結合建筑特有平面的生產模具，就會造成生產成本的增加，造成較多建筑工程由于成本過高而對設計方案進行更改;第二，較高的技術要求。裝配式建筑在拆分組裝以后，接縫與節點作為結構受力、建筑防水中比較弱的環節。在實際進行施工過程中，接縫、節點連接都是預留鋼筋焊接實現的，然后再采用高等級混凝土加入膨脹劑澆筑搗實澆筑密封。雖然建筑工程抗震性與耐久性能夠滿足實際要求，但技術存在較大困難，設計過程中，還要對構件拆分組裝離散性進行考慮，適當增加構件預留鋼筋;第三，預防裂縫。構建運輸、吊裝中需要預防構件開裂問題，往往會設置四個吊點模擬運輸與吊裝受力情況，若施工受力與模擬受力情況棉襖，那么在實際生產過程中，其開裂率就會較小。但實際進行運輸與吊裝過程中，通常與模擬情況相差較遠，所以，無法不開裂。正是在運輸與吊裝中出現較多不確定因素，所以最為常見的就是強化被拆分構件構造配筋。

2.3預制裝配式建筑設計中存在的問題

第一，預制結構外墻與現澆結構水平墻具有連接不穩定性問題，想要有效處理這一問題，設計人員就要對結構設計做出適當調整;第二，由于建設隊伍要結合方案提前制定結構配件，要與供貨廠商簽訂合同，合同中要對預制構件數量進行準確計算，不得在后續施工中提出定制配件的增加或者減量要求，所以，設計人員要確保定制配件數量與質量滿足施工所需， 運輸路線也要提前規劃。另外，設計人員還要對定制配件具體信息與運輸路線在設計方案中進行說明，以此為項目隊伍提供全面的參考。

3、裝配式建筑設計中對各專業設計的影響

3.1施工圖紙設計

施工圖紙質量對工程后續質量產生直接影響，也是裝配式建設設計的關鍵內容。通過施工圖紙的合理設計，明確材料、結構等內容，為后續施工提供良好的數據參考，進而實現各環節的有效控制。所以，在圖紙設計過程中，可利用BIM技術，對裝配式建筑進行立體建模，對不同構件進行碰撞且對吊裝進行動態化模擬，確保后續施工的順利開展。此外，還要強化各參與方之間的溝通與交流，對設計與施工方案進行分析，制定多種方案，并對其進行模擬，從而對方案是否可行進行判斷，并不斷對方案做出調整，為后續施工打下堅實的基礎。

3.2平面與立面設計

裝配式建筑設計過程中，平面與立面設計非常重要。平面設計主要是對各構件尺寸、規格進行分析，并結合建筑結構形式對內部空間科學布局，同時對各模塊進行多元化組合，呈現不同類型的戶型，最終形成標準化戶型，以滿足人們不同需求。立面設計涉及到立體結構，如墻板、門窗等，通過對各構件進行組合，展現出個性化特點。在立面設計時，需結合自身特點，考慮到采光與通風等因素，強化與平觀設計之間的聯系，使整體設計更具實用性。

3.3結構構件預制設計

裝配式建筑中結構構件是基礎，對后續施工質量與效率產生直接影響。所以，就要做好結構預制設計，確保構件的合理性。第一，強化對圖紙的研究，科學設計構件加工圖紙，確保構件的科學性。并強化與生產廠家間的交流與溝通，結合生產工藝，對構件尺寸與規格進行設計，確保構件準確度滿足施工要求，避免規格不合理而影響到進度。另外，在構件預制設計時，還要對現場情況及其生產廠家吊裝與運輸進行全面考慮，遵循相關原則，確保構件質量與設計水平。

4、預制裝配式建筑設計的應用

4.1框架結構設計

預制裝配式建筑設計中，框架結構設計是其中重要部分，且往往應用于高層建筑設計中，與結構穩定性及其完整性有著直接關系，因此，設計單位就要重視框架結構設計。但目前設計過程中，仍存在著一些問題，這就要求設計人員對框架結構優化設計。設計過程中，還要注意以下幾方面。一是將各部位中心線保持在一個垂直面內，且在方案設計中做出明確規定;二是設計人員分塊進行設計，還要對各影響因素進行綜合考慮，如裝配條件、接縫等;三是設計預制元件間連接點的時候，設計人員要確保節點受力的合理性，通過對受力界面分析，確定連接方式，確保結構的穩定性連接，以提升結構強度。

4.2鋼筋連接設計

預制裝配式建筑工程鋼筋連接是非常關鍵的，對結構整體穩定性產生直接影響，所以要求設計人員引起重視。一是設計人員準確計算配筋，同時對鋼筋間距進行確定。此外，對鋼筋材料連接設計，也要結合具體情況進行確定。由于工序錯誤會影響到工程進度，因此，設計隊伍要對梁柱節點定位引起重視。

4.3節點防水設計

傳統結構節點防水設計只能夠將自然降水進行阻止，但空氣濕度較大的時候卻不能發揮出其作用，無法滿足預制裝配式建筑防水設計的實際要求，所以設計人員對于防水進行設計過程中，要不斷對方法進行創新，不僅要對排水通道進行設置，還要有效處理墻體裂縫，以提升建筑工程的防水性能，避免影響到工程的穩定性。

4.4環境適應性設計

一是目前建筑領域越來越重視綠色設計，因此，預制裝配式工程設計人員也要采取有效策略提升環境適應性，并落實綠色環保設計理念;二是設計隊伍在設計階段中，重視施工現場及其周邊環境的有效利用，同時設計人員要對周邊環境條件與氣候做好調查，掌握實際情況，通過合理進行選址，確定好建筑的朝向，提升工程通風與采光條件，降低暖通空調與照明設備消耗。環境資源運用過程中，設計隊伍可利用能耗收集設備及其轉換設備獲取所需要的資源，以發揮出環境資源優勢，進而提升綠色設計效果。

4.5預制構件設計

預制構件進行設計過程中，需采用標準化原則，盡可能將其設計標準型，降低構件類型，合理控制成本。對構件耐火性及其穩定性提出較高要求，在具體進行設計時，還要對成品保護效果、安全使用等內容重點進行考慮。預制外墻板還要根據相關標準，確定隔熱系統，并結合當地氣候情況，對結構進行合理匹配。建筑內部非承重墻體，可采用可拆卸隔墻板，其優勢是具有較好的隔音，同時方便安裝。按照功能及其空間進行劃分，做好結構及其承重墻間的連接設計，確保抗震性及其耐久性滿足行業標準。對于接觸水較多的廚衛空間墻設計時，要提升防水效果。樓蓋采用疊合樓板，但如果平面比較復雜，開間較大樓層則要采取現澆樓蓋，確保樓板間及其墻體間的有效連接。同時還要對地漏、立管孔等位置進行準確確定，預制樓梯將扶手桿與預埋孔位置進行確定。

4.6專業協同設計

預制裝配式建筑的規模與功能要滿足行業抗震要求。其設計原則是施工方便、多樣組合等。設計過程中，還要確保承重墻、墻柱等保持垂直性，門窗洞口要由上到下呈現一列。在設計過程中，還要對公共區域的垂直管徑空間部位及其大小等因素進行重點考慮，確保其維修的方便性，同時還要對橫線管線設計過程中，盡可能減少交叉，保證設計的水平性。公共區域進行設計時，管井內供暖系統設計與部件設置引起重視，確保采暖管道的獨立。

結語：

總而言之，裝配式建筑與傳統建筑工程相比具有較多優勢，但在實際進行施工過程中，仍存在著一些不足之處，需要不斷進行研究，采用新技術與新材料對遇到的問題進行處理。隨著我國科技的發展，通過預制裝配式建筑設計，相信將來裝配式建筑工程會成為建筑工程所采取的重要結構形式。

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作者簡介：

郭雷鳴（1982.01-），男，本科，工程師，湖南長沙，漢，研究方向：建筑設計。