裝配式建筑結構設計中必須考慮的施工因素

李炳焱

（太原市建筑設計研究院，山西 太原 030012）

0 引言

建筑工程是改善國民生活質量、促進國家經濟發展的重要物質保障，隨著社會的不斷進步，對建筑工程的建造要求也不斷提升，各項新型的建造工藝被不斷應用到工程施工中。同時，人們的環保意識不斷加強，對建筑工程的環保效益關注度越來越高，提高建筑工程的環保性是建筑行業重要的發展方向。裝配式建筑工程施工中的主要構件都是在工廠中預先制作，環保材料的應用比重較大，對施工現場的污染性更小，在當前建筑行業中的應用范圍不斷擴大，在裝配式建筑結構設計中全面考慮各項施工因素，有助于提高裝配式建筑工程的整體質量。

1 裝配式建筑結構的優勢

裝配式建筑結構作為一種新型的建造工藝，在建筑工程中的應用范圍不斷擴大。與傳統建筑工程類型相比，裝配式建筑工程具有以下幾點優勢。

（1）綠色環保。裝配式建筑工程施工中可選用的建筑材料多樣性更強，綠色環保材料占比更大，有效改善了傳統建筑工程施工中建材種類單一、環保性差的問題，具有更好的環保優勢[1]，如圖1所示。

圖1 綠色環保材料加氣磚

（2）便捷性優勢。裝配式建筑工程施工中使用的各項構件提前在工程中完成預制，運輸到施工現場后吊裝拼接即可，大幅提高了建筑工程的施工效率，便捷性更強。且采用此種施工方式在現場中產生的建筑垃圾和污染物數量也會相對減少，有利于環境保護。

（3）管控效率高。預先在工廠中進行相關構件的預制，方便施工單位更好的控制建筑材料的成本支出，提高相關構件的制作質量，在實際施工中適當減少施工人員的數量，節省施工成本，使施工單位獲得更好的經濟效益。

（4）施工質量更好。傳統建筑工程施工由施工人員進行復雜的現場作業，對施工人員的專業能力具有較高要求，但也可能存在施工質量不合格的情況。裝配式建筑在施工中直接進行構件的拼裝，施工具有工程化、流水化特點，能有效提高工程的施工質量。

2 裝配式建筑結構設計的基本程序

裝配式建筑結構設計主要包含三個環節：

（1）方案設計，該環節要確定建筑工程的整體方案，具體內容包括建筑的戶型和標準層、規劃PC布置方案、構件拆分原則等[2]。

（2）初步設計，該階段中明確建筑施工中各項預制構件的規格、尺寸、類型等相關參數。

（3）建筑工程施工圖設計，在該環節中深化PC構件的設計方案，驗證建筑工程設計圖紙的科學性和可行性。

3 裝配式建筑結構設計中涉及的因素

3.1 施工條件因素

建筑工程在施工中會受到多種可變條件的影響，施工條件因素可細分為技術條件因素、設備條件因素、施工材料條件因素幾種[3]。在裝配式建筑結構設計時，應全面地考慮各項施工條件因素對施工環節可能造成的影響，并通過優化設計方案消除施工條件因素帶來的不利影響。首先，對技術條件因素來說，由于裝配式建筑結構與傳統建筑結構具有較大區別，傳統建造工藝已經難以應對裝配式建筑工程的施工要求，因此，在裝配式建筑結構的設計時，必須保證施工技術、施工方案和建筑工程的建造需求相匹配。其次，對設備條件因素來說，裝配式建筑工程施工中需要使用的機械設備種類更加復雜，雖然各項新型施工設備的應用有效提高了建筑工程的施工效率，但新型設備的應用也對設備操作人員的操作水平提出了更高要求。最后，裝配式構件生產廠家的生產能力、建材資源分布情況、材料供應類別等因素會直接影響裝配式建筑工程的施工質量和施工效率。在裝配式建筑結構設計的初始階段，相關人員應全面地考慮各項施工條件因素，結合建筑工程的施工計劃和施工要求對各項條件因素進行合理設計。裝配式建筑結構設計初始階段的任務是建筑結構定型，設計人員應在結構定型工作推進的過程中，逐步考慮實際施工中所需的條件因素，尤其是材料因素，充分的市場調研，對本地材料和外地調用材料的綜合性能進行充分的對比，確定施工材料采購方向，為施工單位節省成本支出。為提高裝配式結構設計的科學性，設計人員應在設計前對施工環境進行全面的考察，了解施工環境的水文地質情況、周邊建筑物的排布情況、地下管線的排布情況等，為設計人員明確施工中使用的技術、設備和材料提供必要的數據參考。

3.2 構件尺寸和重量因素

裝配式建筑工程施工中使用的各項構件都是預先在工廠中進行加工和制作的，施工過程中在現場進行構件的安裝即可[4]。為保證各構件能與建筑工程整體結構進行有效的拼裝，因在對各類構件進行設計時盡量優化規格種類，豐富組合形式，提高構件尺寸的科學性，既保障構件安裝施工的有效性，也能提高構件運輸的便捷性，避免構件因結構過于復雜或尺寸過大增加運輸難度，或在運輸過程中受到損壞。工廠應檢查完成加工的構件的受力特點、外形尺寸和整體重量等，保證各項參數都符合運輸條件，保障各項構件能充分供應施工需求，使現場拼裝工作有序開展。

3.3 施工工期因素

施工工期是衡量建筑工程領域最重要考量指標之一，縮短施工工期能有效節省工程施工成本，而裝配式建筑結構的最主要優勢就是施工速度快[5]。在裝配式建筑結構的設計環節中也應充分利用這一優勢，不斷提高裝配式建筑結構設計的科學性，促進裝配式建筑結構設計完善性更強，使建筑單位獲更高的經濟效益。雖然裝配式建筑工程施工工期比傳統建筑工程的施工周期大幅縮短，但整體施工時間跨度較大，在施工過程中容易受到環境因素的影響，如建筑物地理位置、周邊建筑物分布、公共設施的影響等，都會在一定程度上增加裝配式建筑結構的設計難度和施工難度。因此，設計人員應在設計階段中結合施工條件的實際情況，建立相應的應急預案，對施工過程中可能發生的問題進行預防性處理，確保問題發生后，現場人員能依托應急預案迅速反應，減少對建筑工程整體施工周期的影響。

3.4 建筑外墻腳手架結構穩定性因素

在裝配式建筑工程的施工過程中，施工人員和部分工程管理人員要在高空環境中長時間作業，同時預制構件、施工材料和部分機械設備也需要放置在裝配式建筑工程的外墻上[6]。因此，工程設計人員不僅要考慮裝配式建筑結構設計的科學性，還需要充分考慮建筑外墻腳手架結構的穩定性，才能為裝配式建筑工程的施工創建安全的作業環境。若未能有效深化建筑外墻腳手架結構的設計方案，一旦施工中腳手架出現塌陷、倒塌，會造成嚴重的安全事故，對施工人員的生命健康安全造成極大威脅。同時，腳手架結構不穩也可能使堆放在腳手架上的施工材料和設備從高處墜落，施工現場人員密集度較高，發生高空墜物會對地面工作人員、機械設備和施工材料的安全造成威脅和影響，不利于建筑單位獲得良好的綜合效益。

目前建筑工程施工中應用的外墻腳手架類型主要有落地架、懸挑架和附著式升降架三種類型，其中落地架主要應用在多層建筑施工中，懸挑架應用于高層建筑施工中，附著式升降架的應用靈活性較強，主要是利用升降架為附著支座提供支撐力。設計人員在進行裝配式建筑結構設計過程中，應全面地考慮外墻腳手架在施工過程中需要承受的作用力、力的大小和方向等因素，提高腳手架結構的科學性和穩定性[6]。

4 結語

綜上所述，與傳統建筑工程結構相比，裝配式建筑結構具有環保性強、施工效率高、施工成本低、施工質量好等諸多優勢，但是在實際施工中也會受到各類因素的影響，使建筑工程的質量難以得到保障。設計人員在進行裝配式建筑設計時，應全面地考慮工程施工中可能出現的影響因素，結合工程環境的實際情況和工程的建設要求，優化裝配式建筑結構的設計方案，采取有效措施消除各項影響因素的不良影響，為裝配式建筑工程的施工創造安全的施工環境，促進裝配式建筑工程獲得更好發展。