裝配式結構在工民建建筑設計應用探究

辛小林

江西省城建集團有限公司 江西 宜春 330600

現階段，我國裝配式建筑還有一定發展空間，大多數開發商都并未充分了解與掌握裝配式建筑所具備的特征，在展開建筑設計、施工等方面存有諸多不足，從而造成結構設計與具體施工間存有極大差異，進而加大工程施工成本。因此，在實際施工前，應當展開合理規劃，接下來依照設計來進行操作。而為了能夠有效確保建筑結構的安全性與實用性，應當合理完善建筑裝配結構，保證建筑施工的總體質量。基于此，筆者就對裝配式結構在工民建建筑設計中的運用進行了簡單的探究與分析，希望通過本文的闡述與探究能夠為相關探究人員提供一些有效參考。

1 裝配式建筑的優點

在裝配式建筑進行應用的過程中，能夠為建筑的整體效益進行綜合提升，其自身所具有的各項優點，會讓施工過程更加簡便快捷，其積極效果產生的相對較多，具體包括以下幾個因素：其一，自身的施工速度會比傳統工藝施工速度更快，受到自身的安裝工藝影響，裝配式構件在廠家進行提前預制，免去了構件在進行現場澆筑的過程，為此，預制構件可以在其他工程施工階段進行，施工的過程中避免了同步安裝沖突，不需要進行每道工序的時間錯隔，減少了時間上造成的工序沖突；其二，構件在進行設計的過程中，以標準化模式進行操作，為此，所設計的構件都已經能夠進行量產，在能夠最大化保證施工質量的同時，也加快了生產的節奏；其三，能夠有效降低人力成本，由于采用的生產模式以標準化為主，因此生產效率進行提高的過程中，人工的總體成本和材料的消耗也相對進行降低；其四，提高工程質量，在整體的標準化生產模式下，能夠最大限度發揮過程的質量標準效果，通過各種高強度的鋼筋和螺栓進行相應的連接加工，讓建筑的整體結構能夠提升穩定性和安全性；其五，節能環保，由于裝配式構建的大部分生產工藝都是在工廠進行加工完成，因此，現場所產生的各種建筑垃圾相應減少，減少了工程施工現場的施工過程，避免施工過程對環境產生污染，更加有利于節能環保的效果體現[1]。

2 裝配式結構設計要點

2.1 構造節點設計

裝配式結構在工民建建筑設計中的應用要求設計施工人員將各個構件緊密連接，加強結構之間的穩固性。因此，需要將構造節點設計作為設計要點，同時還要做好外墻板接縫、門窗洞口預制等工作。部分裝配式構件利用的材料在防水性能表現方面不佳，無法達到工程建設施工的要求，還有部分構造階段無法滿足力學性能的要求。在設計構造節點時，就需要在這些方面加大重視程度，確保其能夠滿足基本的性能要求，從而優化總體設計效果。

2.2 模具設計

模具在裝配式結構設計中的應用非常重要，設計人員要按照工程項目建設的標準設計裝配式建筑模具，確定預制構件的尺寸，使其在建設施工中具有較強的適配性[2]。在設計模具時，要將預留孔模板、活動模具、標準底模和側模作為要點，當混凝土成形之后就能夠取出兩端動態的模型，將混凝土和模型相互結合。這項工作的開展要求工作人員借助人工力量的方式完成脫模，還需要減少其對于模具的損壞，因此要多加注意。

2.3 結構體系設計

框架結構體系設計和剪力墻結構體系設計是裝配式結構體系設計的主要內容，設計人員在利用裝配式結構開展工程設計時，需要明確現場施工的要點，掌握結構體系的表現形式，選擇性能較強的結構體系作為工程的主體結構，在確定各項參數都達到標準之后就能夠實施焊接操作。在設計結構體系的過程中，最重要的就是需要考慮現場施工中可能存在的影響因素，結合相關的設計標準提高剪力墻結構體系設計的規范性。設計人員需要按照內墻結構設計的要求完成相應地任務，還需要設計和建造承重墻，確定結構的承重能力，防止在后期建設施工中引發其他的問題。

3 裝配式結構在工民建建筑設計中的運用

3.1 設計流程要點

在進行裝配式結構設計過程中，需要對建筑設計原圖紙進行相應深化，裝配式建筑結構進行設計階段的主要工作，就是要通過建筑工程施工設計圖進行構件拆解，將標準化的建筑結構構件進行裝配式設計應用，通過對建筑的標準樓層結構進行分析和研究，將其中的主要構件進行系統化的篩選，注重在施工過程中能夠與建筑結構其他部分契合，滿足各類施工工序原則。設計人員需要對工程的整體成本和規模進行全方位的考慮，根據相應的建筑工程施工標準，選擇具體的結構類型，對重要的連接部位和連接工藝進行標準化設計，及時與施工單位以及生產單位進行有效溝通，確定相關施工細節，為總體的施工環境提供最大的保障，一旦有發現圖紙的設計內容與現場施工出現沖突，必須及時采取可靠的措施進行調整[3]。

3.2 在建筑設計中的運用

工民建建筑設計中應用裝配式結構，先從西部構造規劃層面出發，需要設計者圍繞細部接縫、防水以及防滲透等方面進行針對性設計，特別是上下部位相鄰的墻板、空腔構造設計以及上下側接縫設計等環節，更需要引起設計者人員重視。第一，工民建建筑平面設計應用。平面設計作為工民建建筑整體設計中極為關鍵的部分，在工作人員進行此環節設計時需要注意，特別是平面尺寸、預制構件規格以及結構受力等多個方面，都需要設計者結合現實情況進行科學規劃。分析平時平面門窗設計事項，設計者可以靈活成列分布以及上下對其兩種分布模式，一來能夠維持整個結構更具美觀效果的基礎上，二來也能夠促使企業在最少經濟投入下提升經濟利益；第二，工民建建筑相關節點應用。從根本上來講，裝配式結構受力與質量與節點設計標準之間存在著直接聯系，此環節需要設計者圍繞外墻尺寸大小以及門窗安裝等事項開展。裝配式結構工民建建筑門窗設計，設計者可以選擇無門窗副框的安裝手段，確保預制板墻與門窗之間能夠密切連接的同時，伴隨著后期工民建建筑長時間使用，也能夠減少外窗與外墻洞口周邊滲漏出現幾率。除此之外，出于維持外墻節點良好密實性的設計目標下，在工作人員進行裝配式節點設計時，也應該高度關注防水、防滲漏部分的設計；第三，工民建建筑外墻立面設計應用。在工作人員進行此環節設計過程中，可以站在居住單元立面結構下，做出規范化設計，對多樣化元素進行拆分以及組合，最終經過生產后能夠得到多種需要的規范化構件，接下來施工人員只需要根據每一個環節要求適當選擇安裝即可。尤其是立面設計，工作人員需要把控好以下幾點：首先，設計者應該保證結構立面具備良好功能特點，伴隨著設計工作的持續進行，針對最終呈現出來的立面效果以及建筑造型等，可能與建筑內部功能設計之間有著直接關系，因此最好要求設計者選擇平面組合模式予以規劃；另外，為保證多樣化立面設計目標實現，設計者可以站在立面結構視角下，將其進行有效拆分，通過形成的預制外墻以及陽臺等，然后在整合多個構件打造成多樣化的造型體。伴隨著工民建建筑行業多年以來的發展，設計者可以選擇具有節能性以及環保性的涂料。面磚等進行立面設計。

3.3 在結構設計中的運用

工民建建筑工程的結構分為多種，在裝配式結構支撐下，其結構表現得到了簡化，主要為主體結構和附加結構兩個部分。眾所周知，建筑物的主體結構需要體現非常顯著的承重性能，在利用裝配式結構進行結構設計時，就需要做好主體結構設計的鋼梁、鋼柱及鋼節點設計工作，而附加結構設計則以連接板、加強板為主，在結構的材質、規格等存在差異的情況下，工民建建設施工質量也有所不同。設計人員在實施裝配式建筑設計時，要合理選擇工廠中的預制構件，在將其運輸到施工現場之前對預制構件的安裝方式進行分析，還需要做好相應的計算工作，確保其可以滿足工民建建筑工程現場施工的要求，提高結構設計的可行性。部分設計人員在開展裝配式結構設計工作時，會開展固定連接構件的臨時支撐預埋件設計，實際上，其在很多建筑工程裝配式結構設計中并不需要考慮，只是在具有特殊要求的情況下可以將其納入到結構設計當中。所以，設計人員要在明確工民建建筑工程的性能要求的前提下，對構件是否提出了特殊的性能要求進行分析，避免產生不必要的工作流程[4]。

3.4 在管線設計中的運用

在進行裝配式構件的設計環節，其管線設計是最為關鍵的內容之一，涉及到墻體的保溫以及管道的走向等多方面內容，尤其是管道的布置階段，一旦不合理的設計情況發生，就會造成后期的連接沖突，設計過程需要嚴格的對數據進行精密計算，讓管道在后期的連接過程中能夠有效進行。工民建建筑所涉及到的管道相對較多，其冷水管與熱水管在每個構件都可能有很大幾率存在，在兩者進行設計的環節中，需要對兩種水果的互相影響進行考慮，避免發生沖突疊加，最大限度發揮出每種管道的自身作用，尤其對重力管道設計環節，按照先大后小進行布置，綜合考慮管線設計的合理性，而在設計環節也要考慮一定后期維修因素，為后期的使用過程進行綜合考慮，將管線的薄弱點設計一定的保護措施，且設計在利于維修的部位，避免后期的維修工作產生大量的破壞。

3.5 裝配式結構結合BIM技術在建筑設計中的運用

首先是處于建筑設計階段的建筑中用到的施工技術不夠全面，縮短了建筑工程的施工工期，同時，由于當今建筑工程的施工范圍也在不斷擴大，應用裝配式結構，應在施工期做好足夠的準備工作，并且提高工民建建筑中的裝配式結構的設計參數的準確性。而BIM技術主要是對施工中產生的數據信息的快速采集，同時對裝配式結構的設計參數的精準性進行及時評價，評價的內容包括裝配式結構的強度、裝配式結構所需要的材料種類、尺寸等方面。利用BIM技術還可以直接生成三維式立體結構，有利于設計問題能及時發現。對于裝配式結構的數據信息，也可以利用云計算技術協助計算，進而提高裝配式結構設計更為合理[5]。

其次是施工組織階段。建筑工程的施工需要許多人力資源的參與，尤其是一些大型建設工程項目，在裝配式結構的施工過程中，需要對施工人員進行組織工作。在裝配式結構應用中，應該對裝配式結構設計方案內容的落實工作，與此同時對裝配式結構進行及時的管理，其設計內容主要是裝配式結構的應用數量、不同部門人員對工作需求、裝配式結構的施工人員技術能力等。BIM技術在裝配式結構建筑過程中，主要負責對產生的數據信息進行采集，進而裝配式結構的施工過程能更為精準，利用BIM技術在施工過程的優勢，構建裝配式結構管理制度，明確施工過程中所需的材料、配件數量和具體采購量，進而提高施工的進度，提高裝配式結構施工質量。

3.6 疊合板在工民建建筑中的運用

鋼筋桁架結構是當今國內建筑行業中普遍應用的結構形式。在應用鋼筋桁架結構的時候，可增加鋼筋桁架結構整體性能。單向板雙向板可根據不同的工程的設計需求進行設計。單向板雙向板的存在，增大了施工的接觸面，能保證單向板雙向板的整體協調能力，進而加強了裝配式結構的強度。SP預應力空心樓板是利用高強度的預應力。在工民建建筑中的裝配式結構中具有廣泛的應用前景。

SP預應力空心樓板在運輸過程中所采用的技術要求低于6層，因此，這樣才能確保SP預應力空心樓板在運輸過程安全。由于SP預應力空心樓板面積大、板厚度較薄，SP預應力空心樓板在運輸過程中容易出現破損，因此，就需要嚴格控制SP預應力空心樓板在運輸過程安全。在SP預應力空心樓板在運輸過程中應注意，設計便捷的運輸途徑，保證快速運輸的順利，為了SP預應力空心樓板在運輸過程安全性，需要提前對運輸路線進行合理挑選，了解周圍的地形環境，由于道路的寬度和彎路的轉彎半徑會對SP預應力空心樓板在運輸過程造成不良影響。

進行裝配式結構設計的時候，要嚴格按照設計，不能運輸的速度過快，從而導致裝配式結構的破壞，運輸中可以做好保護，從而避免運輸中的損壞，進而損壞裝配式結構的效果。等到達規定地點后需要在拆裝時垂直，根據規定好的地點進行堆放。要對施工人員進入施工現場進行檢查，檢查分為三個步驟，首先是施工人員檢查，對裝配式結構所需的模具和材料進行檢查，確保裝配式結構所需的模具和材料完好無損。其次是對施工現場進行檢查，也就是說對裝配式結構的施工場地后的驗收，對配件必須要有出廠證明，進而確保配件的尺寸和質量符合施工標準。第三步是對工程檢查，完工后，要對施工的部件檢查，確保工程的質量。

4 結語

總的來說，裝配式結構在工民建建筑設計中的應用可以提高工程設計方案的科學性，減少實際建設施工的環境污染問題。設計人員要掌握工民建建筑設計中裝配式結構應用的要點，采取合理的設計方法充分體現裝配式結構的優勢，提升建筑工程結構的品質，為人們營造舒適的居住環境，推動現代化建筑行業的持續發展。基于此，上文首先就對裝配式建筑的優點進行了簡單闡述，然后對裝配式結構設計要點進行了分析，最后從多個方面對裝配式結構在工民建建筑設計中的運用進行了探究，希望能夠為相關探究人員以及工作人員提供一些理論性的借鑒與參考，進而使得裝配式結構在工民建建筑設計中運用的質量以及效率能夠得到進一步的提高。