淺談裝配式建筑工程設計與應用

王光輝

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

1 裝配式建筑工程主要特征

從長期以來裝配式建筑工程項目的施工進展情況來看，主要表現(xiàn)出以下4 個方面特征。

（1）生產標準化特征。相較于現(xiàn)澆式建筑施工模式而言，采用裝配式施工模式進行項目施工，能夠按照項目設計要求針對建筑構件進行標準化生產，一方面便于加快生產進度，提升構件生產效率，另一方面還便于生產單位對建筑構件進行質量檢測與監(jiān)控，有效減少了構件生產過程當中可能出現(xiàn)的成本問題與質量風險，顯著強化了建筑項目施工質量與整體施工水平。

（2）方案多元化特征。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑受制于設計思路以及施工流程等相關因素的影響，導致建筑內部空間利用率較為低下，設計團隊很難基于用戶實際需求進行差異化與個性化的建筑方案設計，建筑內部空間規(guī)劃模式較為單一，影響了建筑功能目標需求的全面落實，不利于建筑用戶體驗的進一步優(yōu)化。

（3）質量可靠性特征。在建筑工程項目的開展與推進過程當中，施工質量與施工可靠性對于保障現(xiàn)場安全，提升建筑工程項目建設效益具有至關重要的作用。而基于裝配式建筑施工模式，能夠有效規(guī)避以往建筑施工模式以及施工流程當中所面臨的各項問題，通過標準化生產線針對裝配式建筑構件進行生產，能夠進一步提升建筑構件質量檢驗工作開展效果，使建筑施工過程當中的安全性與可靠性得到更加充分地強化，實現(xiàn)建筑工程項目建設目標。

（4）能源節(jié)約性特征?；谘b配式施工模式展開項目建設，能夠更加有效地減少施工過程當中可能出現(xiàn)的資源浪費現(xiàn)象，同時還能有效實現(xiàn)對項目現(xiàn)場環(huán)境的充分保護，從而能夠進一步落實綠色環(huán)保的建筑項目施工目標。

2 裝配式建筑工程設計要求

相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑施工模式而言，裝配式建筑項目在構件生產、方案設計、質量管控以及資源節(jié)約等方面具備多項優(yōu)勢和特點，因此在組織相關力量進行設計的同時，也應當遵循以下原則與要求。

首先，應遵循通用性原則，設計團隊在進行思路構建與設計方案分析之前，應針對國家有關裝配式建筑的相關制度要求以及標準化文件進行深入分析與研讀，在保障建筑可靠性與功能性的基礎上，盡可能減少異形構件的設計與使用，加強對組合型構件的關注，使裝配式建筑施工過程當中的各項環(huán)節(jié)推進更加順利與協(xié)調[1]。

其次，還應遵循標準化原則，為適應裝配式建筑構件生產施工特點，設計人員還應當具備一體化、標準化的整體思路，使建筑內部結構、圍護結構、管線結構等具體內容的生產與安裝過程更加便捷完善，提升建筑整體施工效率。

3 裝配式建筑工程設計方法

3.1 平面設計

作為影響裝配式建筑整體風格及其結構抗震強度的關鍵所在，加強裝配式建筑工程的平面設計水平是設計團隊需要解決的關鍵性問題。相關設計人員以及技術人員應當全面遵循《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》以及《建筑抗震設計規(guī)范》當中提出的相關要求，嚴格控制建筑內部的平面設計布局，從而使裝配式建筑的抗震強度與抗震效果得到全面發(fā)展和提升，同時還能有效強化建筑內部空間利用的靈活性，保障施工設計方案的水平。

首先，從平面布局形態(tài)來看，設計團隊應遵循簡潔、勻稱的原則和要求，盡可能保障建筑內部各個構件質量與剛度的分布均勻，減少不規(guī)則平面布局以及設計方案的產生，從而有效加強裝配式建筑的整體穩(wěn)定性，使其在地震等極端情況下的安全性依然能夠得到保障。

其次，裝配式建筑的平面設計工作過程當中，設計團隊應當合理控制建筑平面的長寬比，從而有效強化建筑結構施工經濟性，減少裝配式建筑遭遇地震現(xiàn)象可能面臨的穩(wěn)定性問題與風險，同時還能進一步提升建筑空間使用效率，使其能夠滿足建筑用戶的實際需求。具體建筑長寬比設計方案如表1 所示。

表1 裝配式建筑平面尺寸設計要求

最后，在針對裝配式建筑進行平面方案設計的過程當中，還應當做好對豎向構件的布置工作。作為建筑內部抗震能力及其承載能力的重要影響因素，裝配式建筑當中承重墻、承重柱等構件的布置同樣具有關鍵性作用。設計團隊應確保其布局均勻合理，有效減少結構件突然變形引發(fā)的抗震能力與承載力變化等情況，進一步提升裝配式建筑的安全性，保障建筑設計施工目標的全面落實。

3.2 立面設計

作為裝配式建筑外觀風格以及功能特性的另一項關鍵要素，裝配式建筑的立面設計同樣對保障建筑施工質量和效果具有重要價值。設計團隊應當從整體結構、類別劃分等角度進行深入分析和探討，從而使立面設計能夠進一步契合裝配式建筑的施工特性以及施工要求，強化裝配式建筑的整體施工水平。

3.3 構件設計

裝配式建筑工程的設計規(guī)劃與建設過程當中，構件的設計工作直接影響了建筑的性能與形態(tài)特征，相關設計團隊應當積極強化對于裝配式建筑構件設計的重視與關注度，嚴格按照裝配式建筑工業(yè)化生產流程對建筑構件的設計思路以及生產特性進行分析，使裝配式建筑的功能目標得到更加充分地落實，實現(xiàn)建筑性能、體驗以及外部視覺效果的有機統(tǒng)一[2]。

（1）應針對裝配式建筑立面方案設計工作當中涉及的標準化部件進行針對性規(guī)劃。在裝配式建筑項目的施工過程當中，標準化部件的運用能夠充分適應建筑工程項目的功能性需求，同時還能實現(xiàn)對裝配式建筑外部視覺效果的靈活調整，提升建筑的視覺觀感與設計效果。因此，設計團隊需要結合建筑周邊環(huán)境、建筑用途以及建筑風格針對其標準化構件進行預處理，使其能夠滿足裝配式建筑工程項目的建設要求。設計人員需要嚴格按照《裝配式建筑技術標準》當中給出的公差要求對標準化構件的生產過程進行控制，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 裝配式建筑標準化構件公差要求

（2）裝配式建筑立面設計工作開展過程當中，還應當關注到非標準化構件的生產與應用情況。受到建筑類型、建筑用途以及建筑周邊環(huán)境狀態(tài)等相關因素的影響，導致建筑方案設計工作的推進對于建筑構件形態(tài)參數(shù)提出了差異化的要求，一些建筑項目當中可能會應用到非標準化的構件進行安裝與建設，因此設計團隊應當強化對于非標準化構件的關注度，針對其生產精度與裝配精度等關鍵指標進行監(jiān)控，從而加強建筑立面整體施工質量。

3.4 部品設計

裝配式建筑當中的部品涉及外掛墻板、保溫墻、預制板、疊合梁、預制樓梯以及疊合樓板等多項內容，是裝配式建筑現(xiàn)場安裝，適應裝配式建筑施工特性與施工流程的一系列功能性建筑產品，具有標準化、系列化、通用化、規(guī)?；忍匦裕虼讼嚓P設計團隊與技術人員也應當關注到裝配式建筑項目當中部品設計工作的相關內容。

在裝配式建筑結構部品的設計工作開展過程當中，應當遵循高強度、高施工效率、高生產便捷性的原則與特性，采用混凝土與鋼材等標準化材料作為主要設計基礎，并盡可能發(fā)揮出上述材料在使用性能、施工周期管理以及部品生產等層面的優(yōu)勢，實現(xiàn)裝配式建筑的設計目標與設計要求[3]。

此外，從附屬系統(tǒng)如圍護系統(tǒng)以及機電管線系統(tǒng)的設計工作來看，同樣也應當嚴格遵循裝配式建筑的施工流程要求以及施工目標要求，更加合理地針對建筑內部空間進行規(guī)劃與利用，實現(xiàn)機電設備布置的標準化、集成化，同時，在部品方案的設計工作當中，還應當合理選用建筑內部工程的施工作業(yè)方式，使裝配式建筑的施工成本以及施工水平得到全面飛躍，減少建筑施工資源的浪費，顯著提升施工效率。

4 裝配式建筑工程設計應用案例分析

為使裝配式建筑工程設計模式以及設計思路得到高質量應用與落實，本文以某住宅房屋施工項目為例進行分析和研究。案例項目建筑面積為9500m2，共有13 層，結合建筑周邊環(huán)境特性以及建筑實際用途采用了剪力墻結構作為工程項目的主要結構形態(tài)。

4.1 建筑形式

在針對裝配式建筑工程的整體設計方案進行規(guī)劃與分析之前，首先需要針對工程項目的建筑形式進行研究。為了在現(xiàn)場施工項目當中進一步突出裝配式建筑施工模式在施工成本、施工周期以及環(huán)境保護等層面的優(yōu)勢和特性，案例工程當中采用了疊合板剪力墻結構作為主要建筑形式，從而減少了建筑施工過程當中對于周邊環(huán)境空間的依賴，顯著強化了建筑施工的靈活度，使建筑內部空間利用率得到了全面提升，與此同時，剪力墻系統(tǒng)的運用還能夠使建筑構件在施工現(xiàn)場的裝配過程更加高效，解決了傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑施工過程當中常見的各項成本問題與質量問題，從而有效滿足了建筑的性能需求、體驗需求及其發(fā)展性需求[4]。

4.2 戶型組合

在住宅建筑的設計與施工過程當中，建筑內部的戶型組合對業(yè)主的使用體驗具有至關重要的影響，因此設計團隊應當深入考量房地產市場對于戶型組合提出的要求，與時俱進針對裝配式建筑內部的戶型組合進行更加靈活地設計與調整，使其能夠更好地為使用者提供服務。在本文所述案例工程當中，借助裝配式建筑工程項目的特性主要采用了兩項主要的戶型組合設計方案。

（1）單元定型組合方案。這一方案模式適應大多數(shù)群體對于建筑內部空間的需求，設計團隊將固定結構的單元空間進行拆分與重整，使獨立的建筑空間實現(xiàn)了全面整合，并能夠按照業(yè)主的實際需求針對空間內部使用情況進行調整，有效提升建筑內部空間利用率，同時還能進一步拓展業(yè)主或建筑用戶的活動范圍。

（2）以戶為單位的空間分割方案。在以往的現(xiàn)澆混凝土建筑工程的開展過程當中，設計團隊能夠為業(yè)主提供的戶型方案往往較為有限，相關戶型的設計工作往往不夠靈活，導致建筑內部空間利用率較為低下，影響了建筑用戶的活動空間。因此在案例工程裝配式建筑的設計與施工過程當中，設計團隊采取了更加靈活的空間分割方案，以建筑當中各戶作為分割單元，將常規(guī)的空間用途進行迭代與更新，一方面拓展了建筑內部空間，實現(xiàn)了空間分割的靈活推進，另一方面還能減少傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑固定空間導致的振動和噪聲，強化了建筑空間利用過程當中的舒適性與穩(wěn)定性。

4.3 建筑立面

在裝配式建筑的施工過程當中，建筑立面的設計影響著建筑的外部視覺效果及其功能發(fā)揮，因此設計團隊應當積極加強對于建筑立面的重視與關注程度，使其能夠適應裝配式建筑的特性，保障裝配式建筑施工質量與施工水平。案例工程當中，設計團隊采用了隔斷針對不同層次的建筑立面進行了分割，同時將相關分割方案落實到了建筑平面設計圖當中，由技術團隊針對不同的設計方案進行了全面評估與研究，使建筑立面設計方案的可行性得到了充分保障。案例工程當中將外立面與外露預制件看做一個整體，進而針對上述構件在建筑立面當中的表現(xiàn)情況進行了細致深入地調節(jié)，使裝配式建筑的施工水平與施工質量能夠達到相應的規(guī)范與標準。

4.4 附屬結構

裝配式建筑施工項目當中，附屬結構的設計對于建筑功能情況及其強度狀態(tài)具有重要影響。因此設計團隊還應關注到建筑附屬結構的基本狀態(tài)，并結合實際針對上述設計方案進行迭代與優(yōu)化，使其能夠在功能需求與性能表現(xiàn)等角度達成一定的平衡[5]。設計人員應當結合裝配式建筑特性推出標準化的附屬結構件生產圖紙，并嚴格按照圖紙當中相關內容和數(shù)據(jù)組織進行優(yōu)化工作，使裝配式建筑當中的附屬結構質量得到全面優(yōu)化，同時還能有效控制裝配式建筑的施工成本，提升其設計水平。

5 結語

綜上所述，相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑而言，裝配式建筑在施工效率、施工成本、資源開發(fā)以及環(huán)境保護等層面發(fā)揮著重要作用。相關設計團隊應當認真考慮到建筑市場變化情況以及裝配式建筑用戶的需求變化情況，使裝配式建筑當中各項設計環(huán)節(jié)得到全面優(yōu)化，滿足建筑使用者的功能需要。