预制装配式建筑设计实践及相关问题的探讨

吴霞峰

摘 要：在建筑设计中装配式建筑的应用逐渐受到人们的重视，其不仅具有施工速度快、费用支出少、安全性能突出等特点，能够达到现阶段城市发展的要求。本文首先分析了预制装配式建筑设计中面对的难题，然后从不同角度阐述了预制装配式建筑设计的关键点，并探讨预制装配式建筑未来的发展方向。

关键词：预制；装配式；建筑设计；设计问题

1 引言

建筑业是我国国民经济的支柱性产业，在促进经济稳定增长和扩大就业方面作出突出贡献。传统的现浇建筑模式存在工期长、污染严重、湿作业多、安全事故多、生产效率低、劳动力需求大、工程质量差等多方面问题，与国家倡导的建筑业走绿色环保、可持续发展之路相悖而驰。我国装配式建筑施工起步较晚，缺乏完整的、配套工业生产系统，再加之装配式建筑本身所具有的整体性差的特点，最终导致施工过程经常出现各种质量问题。因此，要想确保装配式建筑工程施工质量，需要对装配式建筑从预制构件生产到物流，再到安装全过程进行有效控制。

2 装配式建筑的概念

所谓装配就是拼装、组合、组装的意思，顾名思义，装配式建筑施工技术就是通过建筑材料的组合、拼装，从而组成建筑体的一种建筑施工技术。通过此项技术可以使建筑施工的周期大幅缩短，建筑施工效率大幅提高，并且绝大多数建筑的施工操作都能通过这项技术完成。但同时，这项技术在某些方面要求还是很苛刻的，比如需要3D打印技术的支持，而且必须是商业化、能够大规模投入实际生产的3D打印技术。我国装配式住宅起步较晚，于20世纪60年代开始出现，自70年代中后期以来，随着城市化水平的提高和人民对住房质量需求的进步，大面积城镇住房建设给装配式住宅的发展提供了新的机遇与挑战；到90年代末，我国预制装配式构件在生产量方面有了较大提高，但是构件质量较低，在装配式住宅中的应用也不够科学。

3 装配式建筑的优点

装配置建筑的优点在于：①装配式建筑的零部件可以在工厂实现一体化的产业性生产，使生产出的部件成为标准化产品，在建筑现场就可以直接安装使用，形成了一整个方便快捷的产业链。在快节奏的现代社会，在工期时间紧张的建筑领域，装配式相比其他建筑方式更具有优越性；②这一标准化的生产模式，使得构件质量可以得到有效的控制，因此比传统模式下生产出的产品质量更具有保障性；③建筑过程更具有灵活性，根据作业实际情况决定材料使用量，减少了建筑过程中用于周转材料的储存，也减少了租赁资金；④建造现场作业量大大减少，减轻了作业过程中对环境的破坏，有利于保护生态环境；⑤标准化模式的生产可以节省材料，减少浪费；⑥构件的高标准的机械化程度，减少了现场人员的配备，在用工成本和安全生产方面都有帮助。

4 预制装配式建筑设计存在的问题

4.1 平面不规则和组件数量约束之间的矛盾

建筑物的平面是甲方参考地形、运用性能、外貌形状等需要提出的，平面的形状多种多样，假若针对每一种不同形状的平面生产差异化的模具，那么模具的研发费用将非常昂贵，预制装配式建筑就会因为费用支出高昂而无法继续开展。为此，在设计过程中需要同时考虑装配式建筑和非装配式建筑的独特之处，对于不规则的平面要采用非装配置建筑设计的原则运用现浇混凝土的工程方案，对于规则的平面则采用规范化的构件，先将构件拆解预制，在施工现场重新组装。

4.2 设计水平不高

在我国，目前的设计验收等相关规范明显滞后于施工技术的发展，装配式建筑的应用领域还相当有限，而装配式建筑要求放线准确，标高测量精确，对预留孔洞位置精度要求较高，因此在建筑总高度和层高上限制很大。构件的机械化生产因为设备的限制，尺寸要求具有局限性，而装配式建筑由于为混凝土结构，要求在预留预埋时，尺寸、位置尽量精确，否则要重新开槽、开洞，增加施工难度，甚至影响结构。

4.3 装配式建筑工程成本较高

据调查，由于工业化增长率不同，目前市场中建筑产业化比传统建筑的造价增加200元/m2～400元/m2。此外，在构件生产及施工环节，由于构件生产的一次性投入、机械投入过大，使得预制构件工厂不足，形成卖方市场，构件生产企业任意对构建提价也是造成预制构件价格偏高的原因。综合各方面，合理的利润是企业发展的基石，对于利益至上的开发商，只有在政府的补助利益政策能够弥补利润损失的情况下，才会更青睐于预制装配式结构。

5 预制装配式建筑设计实践分析

5.1 平面设计关键点

在采用预制装配式设计模式对建筑进行平面设计时应该遵循的主要准则就是模数的协调，需要对套型模块的类型、大小等进行优化，在设计建筑预制构建时要尽量保证标准化、通用化，从而在不增加之出的前提下提升工程质量及效率。在建筑内部的构造布置方面，要对管井、承重墙等的放置位置进行科学的安排，保证建筑空间足够大，还要对建筑内部不同区域的功能进行明晰的划定。

5.2 優选设计单位，强化设计管理

建筑产业化工程尚无成熟体系，故在设计阶段应优选具有建筑产业化工程设计实验或实力较强的设计单位。同时设计阶段要注意所设计的构件种类尽量统一，增加钢模的周转使用率。而且在构件设计时要考虑构件的生产、运输要求及现场施工的吊装要求。尽量对钢筋用量进行优化，并对其他埋件进行标准化设计，加大周转使用率。

6 装配式绿色建筑的发展前景

当今社会，越来越多的外来务工人员涌入北上广深等一线城市，促进社会城市和经济建设的同时也带来了很大的负面影响，不仅加重了北上广深等大城市的住房压力，更与城市宏观调控房价快速增长的政策相违背。而装配式绿色建筑建造模式的出现可以在很大程度上缓解城市的住房压力，有效地为社会缓和房地产市场热度。与此同时，外来人口的疯狂涌入，也孕育着房租价格的水涨船高。大部分外来务工人员为了节省必要的生活成本，选择环境较差或者距离自己工作地点较远的暂住地，不仅无法拥有一个安全舒适的居住环境，而且给他们的工作和日常生活带来许多不便捷之处。通过政府主导，采用预制装配式绿色建筑制造模式，可以直接在外来务工人员工作密集区选址搭建保障性住房等政府公益性质住宅，给漂泊异乡的外来务工人员提供一个交通方便、温馨舒适的家庭生活环境，让他们在快节奏的城市生活中体验家的感觉，增强其城市归属感以备更好地为城市的发展添砖加瓦。同时，装配式建筑与绿色生态发展理念相结合不仅大大提高了居民生活环境的舒适度，也有利于促进社会的生态平衡与可持续发展。

7 结束语

尽管装配式建筑设计方式具有众多的优势，但是，目前在装配式建筑设计方面还存在很多的难题需要解决，要想进一步促进该技术的继续发展就必须以工程设计的要求为基础，将多种因素考虑在内，全面深入分析预制组件的拆解、制造、运送、吊装等各阶段的技术要点，增强对预制装配式建筑设计的研究探讨，优化设计手段。

参考文献：

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