裝配式建筑對現代建筑設計的影響研究

劉嫣然

（北京天正中廣置業有限公司 北京 100029）

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑就是打破傳統建筑方式的模式，將建筑的各部分進行預制件的組合及裝配。預制件就是在工廠進行預先加工出來的建筑結構［1］。在工程的實際建設中，將預制件運輸到施工現場，然后借助各類的技術手段及連接方法，將預制件現場進行組裝，從而實現對建筑的建設。建筑行業正在實現現代化的發展和改革。很多的先進技術開始被運用到實際的建筑建設中，持續化發展與綠色環保，實際目前建筑行業發展重要趨勢，因此很多節能環保的理念被運用到建筑設計中。國內的建筑行業正處在非常關鍵的轉型時期，一些建筑項目的施工設計也是逐漸趨于合理化及科學化。與傳統建筑截然不同，裝配式建筑具備非常多的現代化特點及優勢，首先是在現場進行組裝，施工操作進行了簡化，作業強度也得到了很大程度上的減輕。這樣就可以減少建筑現場的垃圾產生，并避免在建筑施工中出現各類的污染及浪費資源的情況，讓建筑的成本得到很大程度上的減輕，也便于進行工程的維護［1］。

2 裝配式建筑的主要特點

2.1 成本比較低

傳統建筑的設計及施工首先要完成設計，然后根據設計圖將各部分建造出來，一切的建造過程都需要在建筑現場完成，施工現場需要非常多的人力、物力才能滿足要求，這也會帶來非常多的資金投入。因此，傳統建筑的建設其實是非常消耗成本的，在建筑中企業需要做到對資金的最大化利用，才能對工程的成本進行管控。然而裝配式建筑是既然不同的，裝配式建筑所用到的各部分建筑結構模塊，都是經過工廠提前加工的，預制件都是進行統一設計及加工，所以在工程建設中，企業的投入成本會得到很大程度上的降低。建筑過程的安全性及建筑本身的穩定性，也會得到保障［2］。

2.2 更加環保

建筑工程需要大量的材料和資源，這是不可避免的情況。國內的建筑行業發展是十分迅速的，但其中的代價就是對各類的施工材料及能源大量消耗，并不符合環保理念。建筑行業內的材料及資源消耗，會對工程的效益造成諸多的影響，只是在傳統的項目模式中，這些問題都是不可避免的，其中建筑材料占據著建筑項目成本的大部分。裝配式建筑則是改變了這種情況，在裝配式建筑的實際建設中，要預先考慮效益問題，裝配式建筑還要符合節能減排的要求。例如，在裝配式建筑中，混凝土模塊是在提前在工廠進行預制的，因此可以避免在施工現場，造成對混凝土資源的浪費，節省了混凝土資源的用量。而這種施工方式對環保也是非常有利的，不會在施工現場造成非常嚴重的污染，減少了垃圾的生成，從而提升了裝配式建筑施工的環保性［3］。

2.3 高效率

以往在建筑工程的實際建設中，施工是非常消耗時間的，即便施工程序完成，也需要花費兩個月的時間來對建筑進行最后裝飾的過程。裝配式建筑則是改善了這方面的情況，在裝配式建筑中，各類的先進技術提供保障，裝配式建筑的墻面安裝及封頂這些步驟，都采用了現場組裝的方式，讓裝配式建筑的工期得到了縮短，提升了工程建設的整體質量及效率［4］。

2.4 材料的穩定性強

在裝配式建筑的現場施工中，主要的步驟都是通過大型機械來完成的，其中需要的裝配技術及吊裝技術等，都是非常先進的理念，對預制件進行現場安裝，而預制件的生產是在工廠提前完成，采用標準化生產，產品質量有足夠的保障，這樣也讓建筑的性能有了基本的保證，裝配式建筑所用到的材料更加穩定，也可以滿足人們對現代化建筑的實際要求。另外，在裝配式建筑預制件的生產過程中，可以在一些預制件中加入適當的隔音材料及保溫材料等，讓建筑構件具備更多的性能，這也是裝配式建筑的優勢［5］。

3 裝配式建筑的設計原則

裝配式建筑一般情況下采用的是輕鋼結構、木結構、鋼筋砼和輕鋼結合的結構等不同的設計方案。國內的裝配式建筑與西方國家還是不同的，國內的裝配式建筑運用混凝土結構的經驗還不是十分充足，因此還是要從工程建設中不斷總結經驗，發現裝配式建筑中的各類問題，也可以參考其他國家在裝配式建筑方面的經驗教訓，提升裝配式建筑的整體設計及建設水平。采用裝配式的設計方案，有利于減少工程建設的工期，降低工程材料的消耗，進而減少工程的成本，不過因為裝配式建筑的特殊形式，需要考慮到運輸管理與現場管理等方面的變化。在建筑設計中，設計人員需要結合裝配式建筑的情況，與施工單位及建設單位保持良好的溝通，對建筑設計的流程進行合理優化［6］。

3.1 精細化設計

在建筑設計的實際開展中，精細化設計及全面化設計，是非常重要的設計原則，設計人員需要結合裝配式建筑的設計圖紙及技術工藝，展開對裝配式建筑的精細化設計，從而滿足實際的設計需求。

3.2 模數化設計

運用這一原則時，設計人員需要注重裝配式建筑的各部分構件、部位及整體建筑之間的協調性，要結合國家關于建筑施工及裝配式建筑的相關規定，遵循建筑施工的各方面要求。對模塊組合進行不斷優化，從而提升裝配式建筑的整體建設效率［7］。

3.3 一體化設計

一體化設計也是裝配式建筑的重要設計原則，設計人員需要與裝配式建筑的各個部門及供應商加強協調溝通，對裝配式建筑的施工流程、各部分預制構件、建筑裝飾裝修及管線敷設等方面，展開一體化設計，讓裝配式建筑整體保持良好的協調性。

3.4 成本化設計

成本化設計就是在裝配式建筑的實際設計中，設計人員需要對預制件的設計進行優化，在最大限度上降低裝配式建筑的項目成本，在符合相關要求的情況下，為項目提升各方面的效益。

3.5 信息化設計

在裝配式建筑的實際設計中，設計人員需要結合項目的特點，對信息技術展開合理應用，如其中涉及的物理科學及數學科學等方面的知識，對裝配式建筑的設計方案展開合理制定，并選擇合適的技術和工藝，保證整體的施工方案是科學合理的。

4 裝配式建筑設計的應用

某建筑工程包括10棟高層建筑，其中建筑的主體結構是剪力墻，項目團隊進行了探討，決定采用裝配式建筑的形式開展施工。在工程建設中，模板采用預知疊合樓板，建筑剪力墻才是采用裝配式剪力墻，在現場進行吊裝。

4.1 平面設計策略

在裝配式建筑的實際設計中，平面設計的要點，其實就是對模數的合理協調。在建筑平面設計的實際開展中，設計人員需要對各個模塊的尺寸及種類數據進行充分了解，然后對數據進行優化。建筑內的一些裝飾品，也要與預制件通用化及標準化，便于施工的順利開展與減少建筑的成本。另外，還需結合項目的實際需求，對住宅建筑的配套技術進行充分強化，在盡量降低工程成本的情況下，提高裝配式建筑的建設效率與質量。

4.2 立面設計策略

裝配式建筑的理念設計，對套型組合采取標準化設計，同時采用模塊化以及系列化的設計理念。在裝配式建筑的實際設計中，預制外墻板方面，設計人員用不同類型的外墻裝飾面材料，在紋理和色彩方面進行了精心設計。另外，裝配式建筑具備空間靈活性，很多空間其實是可變的，因此設計人員可以通過對墻體組件的靈活搭配，基于項目的設計需求，對建筑的立面進行合理設計，體現出良好的立面效果。

4.3 建筑構件的設計策略

在裝配式建筑中，預制構件是非常重要的部分，也是裝配式建筑的獨特之處。預制構件也是非常重要的設計內容，需要遵循的主要設計原則，就是標準化。在裝配式建筑的實際設計中，設計人員需要盡量讓建筑構件提升標準化水平，減少其中的類型，從而讓建筑的成本可以得到最大限度上的減少。在現代化建筑中，建筑構件要具備足夠的耐久性及耐火性，因此在建筑構件的設計中，要對材料的性能有足夠的考慮。另外具體設計中，要對成本保護的問題進行充分考慮，建筑構件生產及使用的便利性也是需要考慮的設計內容（如圖1）。疊合樓板作為建筑樓蓋，而一些平面相對復雜一些的樓層，或者是一些開間較大的樓層，可以結合現澆樓蓋的應用，滿足實際的需求，樓板和墻體之間要保證結構足夠完整。陽臺地漏、立管孔這些細節部分的設計，要保證各部分的定位精準，預制樓梯需要注意設計好手扶位置等。

圖1 建筑構件的設計

4.4 協同作業的設計策略

裝配式建筑要注意達到相關的抗震要求，結合建筑規模及建設的實際需要，采取抗震設計。預制件設計中，需要設計人員盡量按照多類型組合及施工便捷的需求。另外，裝配式建筑的承重墻、墻柱等垂直構件，一定要確保垂直度。在裝配式建筑中，要注意公共區域內管井的位置及大小，考慮到建筑的實際需求，以及日后建筑的維修便捷性。

4.5 吊裝設備方面的設計

裝配式建筑的實際建設中，吊裝設備起到非常關鍵的作用。在規劃設計階段，要保證裝配式建筑的間距、采光等方面條件滿足業主的要求，另外要考慮到裝配式建筑的經濟性及安全性問題，對現場施工的步驟進行適當的設計，各部分的施工要做到有序銜接，盡量提升裝配式建筑的建設效率。而吊裝設備則是影響施工效率的重要因素。設計人員需要注意建筑構件運輸通道的通暢性及合理性，對預制件進行堆放也需要符合相關要求。另外，現場吊裝設備的位置，需要按照現場方案來進行確定，保證可以將預制構件準確地運輸到安裝位置，讓施工過程井然有序。

4.6 構造節點的設計

在裝配式建筑中，構造節點是非常重要的方面。例如，外墻板接縫、建筑門窗的洞口，這些都是非常重要的細節。因此，裝配式建筑的構造節點及材料的選擇，需要考慮到材料的性能及裝飾情況，以及是否能滿足建筑的長期使用要求。在裝配式建筑中，所有的接縫都要考慮到現場的情況及氣候條件，尤其是節能及防水兩個方面，是需要重點設計的內容。另外，要注意一些建筑構件的接縫寬度，需要考慮到風力及熱脹冷縮這些方面，墻面板可以用密封膠來處理節點，但是要保證和混凝土結構之間避免不相容性的問題（見圖2）。

圖2 構造節點的設計

5 結語

目前來看，國內的建筑行業正在不斷改革，裝配式建筑已經成為一種行業趨勢，人們開始對裝配式建筑的優勢以便捷性加強認知。在目前裝配式建筑的實際應用中，建筑設計是非常重要的環節，設計人員需要對裝配式建筑有足夠的認知，并采用先進的技術和理念，不斷對裝配式建筑改革設計方案，提升裝配式建筑的整體建設水平。