房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計及關(guān)鍵施工技術(shù)分析

中圖分類號：TU756 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-6903(2025)06-0020-03

0 引言

房屋建筑裝配式采取混凝土結(jié)構(gòu)施工可以提升施工效果，提高施工效率，降低對周圍環(huán)境的影響，減少不必要的消耗，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，要積極引入先進(jìn)的技術(shù)，推動建筑行業(yè)的發(fā)展。因為房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工消耗時間比較長，所以在施工的過程中，很有可能會受到技術(shù)因素的影響，在這樣的情況下，要對該方面進(jìn)行深入的分析，保障建筑的施工質(zhì)量。

1房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計

1.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化與協(xié)同化程度不斷提高

1.1.1構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化

未來預(yù)制裝配式建筑領(lǐng)域?qū)M(jìn)一步形成更加完善和統(tǒng)一的預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)和模數(shù)體系。這是實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)。通過制定詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和參數(shù)，能夠?qū)α骸濉⒅瘸Ｒ姌?gòu)件進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計，使得不同項目之間的構(gòu)件具有通用性和互換性。例如，在住宅建筑中，對于樓梯構(gòu)件，可以制定統(tǒng)一的踏步高度、寬度、梯段長度等標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，這樣在不同的住宅項目中，只要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，樓梯構(gòu)件就可以通用，不僅減少了模具的開發(fā)成本，還能提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期[1]。

構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化帶來的大規(guī)模生產(chǎn)效應(yīng)將顯著降低生產(chǎn)成本。生產(chǎn)廠家可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件進(jìn)行批量生產(chǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝和流程，提高生產(chǎn)設(shè)備的利用率，降低單位構(gòu)件的生產(chǎn)成本。標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件在運輸和安裝過程中也更加便捷，減少了因構(gòu)件規(guī)格差異帶來的運輸和安裝難度，降低了運輸成本和施工風(fēng)險。

1.1.2多專業(yè)協(xié)同設(shè)計

BIM（建筑信息模型）技術(shù)將在預(yù)制裝配式建筑深化設(shè)計中得到更廣泛的應(yīng)用，成為實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計的重要工具。通過BIM技術(shù)，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修等各個專業(yè)可以在一個三維信息模型中進(jìn)行協(xié)同工作。各專業(yè)設(shè)計師可以將自己的設(shè)計信息輸入到BIM模型中，實現(xiàn)信息的集成和共享。例如，建筑設(shè)計師可以在BIM模型中創(chuàng)建建筑的外觀和空間布局，結(jié)構(gòu)工程師可以在同一模型中進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析，機(jī)電工程師可以根據(jù)建筑和結(jié)構(gòu)的設(shè)計布置管線，裝修設(shè)計師可以在模型中進(jìn)行裝修效果的展示和設(shè)計。

在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計過程中，BIM技術(shù)可以提前檢測各專業(yè)之間的沖突和矛盾。例如，通過BIM模型的碰撞檢查功能，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與機(jī)電管線之間的碰撞、預(yù)留孔洞與管線位置的不一致等問題。在設(shè)計階段就解決這些沖突，避免了施工過程中的二次開孔、開槽等返工現(xiàn)象，提高了設(shè)計的合理性和準(zhǔn)確性，減少了施工變更和成本增加。

1.2 智能化設(shè)計與優(yōu)化

1.2.1 參數(shù)化設(shè)計

參數(shù)化設(shè)計軟件為設(shè)計師提供了強(qiáng)大的工具，通過調(diào)整參數(shù)可以快速生成不同的設(shè)計方案。設(shè)計師可以根據(jù)項目的需求和設(shè)計目標(biāo)，設(shè)定構(gòu)件的形狀、尺寸、配筋等參數(shù)，軟件自動生成相應(yīng)的設(shè)計模型。例如，對于預(yù)制裝配式混凝土墻板，設(shè)計師可以通過調(diào)整墻板的長度、高度、厚度、孔洞位置和大小等參數(shù)，快速生成多種不同的墻板設(shè)計方案，以滿足不同建筑功能和結(jié)構(gòu)要求[2]。

參數(shù)化設(shè)計不僅可以快速生成方案，還能對各種方案進(jìn)行性能分析和比較。通過與結(jié)構(gòu)分析軟件、能耗分析軟件等的集成，設(shè)計師可以對不同參數(shù)設(shè)置下的設(shè)計方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能、抗震性能、能耗性能等方面的分析。例如，在設(shè)計預(yù)制構(gòu)件的配筋時，通過參數(shù)化調(diào)整配筋率和鋼筋布置方式，分析不同方案下構(gòu)件的受力性能和變形情況，選擇最優(yōu)的配筋方案，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，降低材料消耗和成本。

1.2.2人工智能輔助設(shè)計

人工智能技術(shù)在深化設(shè)計中的一個重要應(yīng)用是智能識圖和算量。通過對建筑圖紙的識別和分析，人工智能可以快速準(zhǔn)確地提取圖紙中的信息，如構(gòu)件的尺寸、數(shù)量、位置等，并進(jìn)行工程量的計算。與傳統(tǒng)的人工識圖和算量相比，人工智能具有更高的準(zhǔn)確性和效率，大大減少了人工工作量和錯誤率。例如，在一個大型裝配式建筑項目中，人工智能識圖和算量系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)完成對整個項目圖紙的處理，準(zhǔn)確計算出各種預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量和工程量，為項目的預(yù)算編制和材料采購提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，人工智能可以實現(xiàn)智能配筋。通過對結(jié)構(gòu)受力分析和設(shè)計規(guī)范的學(xué)習(xí)，人工智能系統(tǒng)可以根據(jù)構(gòu)件的受力情況和設(shè)計要求自動生成合理的配筋方案。它可以考慮多種因素，如荷載分布、構(gòu)件尺寸、混凝土強(qiáng)度等，優(yōu)化鋼筋的布置和用量。例如，對于預(yù)制裝配式框架節(jié)點，人工智能可以根據(jù)節(jié)點的受力特點和抗震要求，自動確定鋼筋的錨固長度、接頭方式和配筋數(shù)量，提高節(jié)點的可靠性和安全性[3]。

1.3可持續(xù)性設(shè)計理念深入

1.3.1材料的高效利用

深化設(shè)計要更注重材料性能選擇，采用高強(qiáng)度、高性能混凝土與鋼材，能減小組件截面尺寸與材料用量，提升結(jié)構(gòu)承載和耐久性。如高性能混凝土可減小梁柱截面，增空間效率，高強(qiáng)度鋼材可提構(gòu)件強(qiáng)度、減用量降成本。

通過優(yōu)化構(gòu)件的截面形狀、尺寸和配筋方式，可以提高材料的利用率。例如，采用空心樓板、薄壁梁等結(jié)構(gòu)形式，可以在保證結(jié)構(gòu)性能的前提下，減少混凝土和鋼材的用量。對于預(yù)制構(gòu)件的配筋設(shè)計，采用合理的配筋方式和鋼筋間距，根據(jù)構(gòu)件的受力特點進(jìn)行優(yōu)化，避免鋼筋的浪費。此外，還可以通過對構(gòu)件的連接節(jié)點進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高節(jié)點的可靠性和施工效率，減少材料的消耗。

1.3.2能源的節(jié)約與環(huán)保

建筑節(jié)能設(shè)計至關(guān)重要，要充分考慮節(jié)能要求，優(yōu)化布局、朝向和體型系數(shù)等以降能耗。如合理朝向利用太陽能、避陽光直射，優(yōu)化保溫隔熱性能，采用高效材料和構(gòu)造，設(shè)計自然通風(fēng)系統(tǒng)，利用自然風(fēng)減設(shè)備使用，降低能源消耗。

在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)過程中，采用節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)工藝和技術(shù)是實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的重要措施。例如，采用先進(jìn)的混凝土攪拌設(shè)備和工藝，提高混凝土的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少能源消耗和粉塵排放。利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源為生產(chǎn)設(shè)備提供動力，降低對傳統(tǒng)能源的依賴。此外，還可以通過優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少原材料的浪費和廢棄物的產(chǎn)生，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

2房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)的升級

2.1.1 自動化生產(chǎn)

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)正趨向自動化、智能化。生產(chǎn)中，機(jī)器人與自動化生產(chǎn)線將替代人工操作，實現(xiàn)全過程自動化。如鋼筋加工用先進(jìn)設(shè)備可精確完成工序，混凝土澆筑有自動化設(shè)備精準(zhǔn)布料并配合振搗，養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)也有自動化系統(tǒng)精準(zhǔn)控溫。

自動化生產(chǎn)優(yōu)勢明顯。大幅提升生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，滿足大規(guī)模項目需求。降低人工成本，減少人工干預(yù)使質(zhì)量更穩(wěn)定可靠，降低質(zhì)量缺陷風(fēng)險。還能連續(xù)作業(yè)，提高設(shè)備利用率，進(jìn)一步降低成本。例如某預(yù)制構(gòu)件廠，采用自動化生產(chǎn)線后，生產(chǎn)效率提高超 30% ，人工成本降約 40% ，產(chǎn)品合格率從 90% 升至98% 。這表明自動化生產(chǎn)革新了設(shè)備與工藝，為預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)帶來顯著效益，推動行業(yè)發(fā)展。

2.1.2 3D打印技術(shù)的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)領(lǐng)域不斷發(fā)展。其基于數(shù)字模型逐層添加材料的生產(chǎn)方式獨特，具有高度靈活性和定制性。能依設(shè)計精確打印復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，突破傳統(tǒng)工藝局限，輕松滿足特殊造型或個性化項目需求，像異形建筑構(gòu)件和藝術(shù)裝飾構(gòu)件等都能實現(xiàn)定制化生產(chǎn)。同時，可精準(zhǔn)投放材料，減少浪費，相比傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，材料利用率能提高 20%～30% ，有效降低成本[4]。

實際應(yīng)用中成功案例眾多，如某城市地標(biāo)性建筑項目，采用3D打印技術(shù)制作了曲面陽臺板和造型復(fù)雜的裝飾構(gòu)件等特殊形狀預(yù)制構(gòu)件。不僅完美達(dá)成設(shè)計意圖，施工時安裝精度高，與主體結(jié)構(gòu)緊密銜接，提升了建筑整體美觀度和質(zhì)量。而且該技術(shù)可在施工現(xiàn)場附近分布式生產(chǎn)，減少了構(gòu)件運輸成本和損壞風(fēng)險，進(jìn)一步提高了項目經(jīng)濟(jì)效益和施工效率，為建筑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展

提供了新路徑和有力支持。

2.2安裝技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新

2.2.1 高精度安裝

隨著裝配式建筑的發(fā)展，對預(yù)制構(gòu)件安裝精度的要求日益嚴(yán)苛。為了確保安裝精度符合設(shè)計要求，未來將廣泛采用更先進(jìn)的測量技術(shù)和安裝設(shè)備。全站儀、激光定位儀等高精度測量儀器將成為施工現(xiàn)場的標(biāo)配，它們能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地測量構(gòu)件的位置和姿態(tài)，為安裝提供精確的定位信息。例如，在預(yù)制柱的安裝過程中，通過全站儀對柱的垂直度、標(biāo)高進(jìn)行精確測量，確保安裝誤差控制在毫米級以內(nèi)。高精度起重機(jī)的應(yīng)用也將大大提高安裝的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，其具備精確的起吊控制和微調(diào)功能，能夠?qū)㈩A(yù)制構(gòu)件平穩(wěn)地吊運到指定位置，并進(jìn)行精確安裝。

加強(qiáng)對安裝過程的監(jiān)控和管理是保證安裝精度和質(zhì)量的關(guān)鍵。通過建立實時監(jiān)控系統(tǒng)，利用傳感器等設(shè)備對安裝過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實時采集和傳輸，如構(gòu)件的受力情況、位移變化等。項目管理人員可以通過監(jiān)控平臺實時掌握安裝進(jìn)度和質(zhì)量情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，能夠及時進(jìn)行調(diào)整和解決。例如，在預(yù)制梁的安裝過程中，通過安裝在梁上的應(yīng)力傳感器和位移傳感器，實時監(jiān)測梁的受力狀態(tài)和安裝位置變化，若發(fā)現(xiàn)梁的受力不均勻或安裝位置偏差超出允許范圍，系統(tǒng)會及時發(fā)出警報，施工人員可立即采取措施進(jìn)行調(diào)整，確保安裝質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。

2.2.2新型連接技術(shù)的發(fā)展

連接技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中至關(guān)重要。未來除現(xiàn)有套筒灌漿連接、螺栓連接等，將研發(fā)更可靠高效的方式，如改進(jìn)后的焊接連接可能在特定場景更廣泛應(yīng)用，先進(jìn)工藝設(shè)備可保質(zhì)量、提強(qiáng)度剛度。機(jī)械連接技術(shù)也會發(fā)展，新型連接件將實現(xiàn)快速便捷且可靠耐久的連接。為了確保新型連接技術(shù)可靠安全，會加強(qiáng)連接節(jié)點性能研究與檢測，通過試驗研究和數(shù)值模擬了解其力學(xué)性能等，為設(shè)計應(yīng)用提供依據(jù)，還建立檢測標(biāo)準(zhǔn)方法，如無損檢測焊縫、拉拔試驗檢測套筒灌漿連接等，確保連接節(jié)點質(zhì)量符合要求，從而保障裝配式建筑整體質(zhì)量和安全。

2.3施工管理的信息化與智能化

2.3.1信息化管理平臺的應(yīng)用

基于BIM技術(shù)的信息化管理平臺對裝配式建筑施工管理意義重大。它實現(xiàn)信息集成與全過程管理，將設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝等環(huán)節(jié)信息納入統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。設(shè)計階段，BIM模型直觀展示三維效果，助力優(yōu)化設(shè)計并為后續(xù)環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確信息。生產(chǎn)環(huán)節(jié)與設(shè)備對接，可下達(dá)計劃、跟蹤進(jìn)度和反饋質(zhì)量。運輸中利用GPS定位車輛確保構(gòu)件準(zhǔn)時送達(dá)。安裝階段施工人員依BIM模型獲取安裝信息提高效率。

2.3.2 智能施工設(shè)備的應(yīng)用

智能施工設(shè)備在裝配式建筑施工中應(yīng)用廣泛且功能強(qiáng)大。智能起重機(jī)具有自動化起吊、路徑規(guī)劃和防碰撞功能，能依施工現(xiàn)場實際自動調(diào)整起吊路徑，避免碰撞，提高施工安全。智能運輸車輛可自動駕駛和自動裝卸，按預(yù)設(shè)路線準(zhǔn)確運輸預(yù)制構(gòu)件，減少人工誤差和勞動強(qiáng)度。智能安裝機(jī)器人能按預(yù)設(shè)程序作業(yè)，定位和安裝精度高，如在高層裝配式建筑施工中，智能起重機(jī)可快速吊運構(gòu)件至指定樓層，智能安裝機(jī)器人在狹小空間也能精確安裝，提升施工效率和安全性。

智能施工設(shè)備與信息化管理平臺融合，實現(xiàn)施工智能化協(xié)同。設(shè)備通過傳感器將運行狀態(tài)和施工數(shù)據(jù)傳至平臺，平臺分析處理后發(fā)送控制指令，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。若平臺發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)滯后，可調(diào)整設(shè)備工作參數(shù)和任務(wù)分配以加快進(jìn)度。分析設(shè)備運行數(shù)據(jù)能預(yù)測故障風(fēng)險，及時維護(hù)保養(yǎng)，確保施工連續(xù)。這種融合提高了設(shè)備使用效率和管理水平，進(jìn)一步提升了裝配式建筑施工的智能化程度與協(xié)同性，為高效、安全的建筑施工提供了有力支持。

3結(jié)束語

房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展是建筑行業(yè)向高效、環(huán)保、智能化邁進(jìn)的重要體現(xiàn)。通過深化設(shè)計和施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，實現(xiàn)了從構(gòu)件生產(chǎn)到建筑施工全過程的優(yōu)化。標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和可持續(xù)性理念的融入，提高了生產(chǎn)效率、質(zhì)量和環(huán)保水平。應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，推動裝配式建筑在更多領(lǐng)域的應(yīng)用，以實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為使用者創(chuàng)造更加優(yōu)質(zhì)、舒適、環(huán)保的居住和工作環(huán)境，提升建筑行業(yè)在國際上的競爭力和影響力。

參考文獻(xiàn)

[1]許曉戀.試析裝配式混凝土建筑施工技術(shù)及質(zhì)量控制[].散裝水泥，2023(6)：75-77.

[2]陳俊江.裝配式住宅建筑的施工技術(shù)和控制對策[J].居舍，2023(32):35-38.

[3]陸志強(qiáng).預(yù)制裝配式混凝土住宅施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].四川建材，2023，49(11):125-127.

[4]周寧.新型預(yù)制裝配式住宅價值分析和技術(shù)應(yīng)用[J].城市開發(fā)，2023(9):110-112.