研究预制装配式建筑设计实践及问题

【摘要】近年来，我国建筑行业迅速发展起来，预制装配式建筑是建筑领域革新的产物，其施工过程与传统工程相比更加简单，且施工效率高，能够缩短工期，所以在工程建设中得到应用。为了更好地发挥出预制装配式建筑工程的优势，设计人员对工程设计实践就要引起重视。基于此，文章先对预制装配式建筑进行简要概述，然后对优缺点与存在问题进行分析，最后对预制装配式建筑设计应用进行探究，以供参考。

【关键词】预制装配式;建筑设计;问题;应用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

虽然预制装配式工程比传统工程具有较多优势，但仍存在着一些不可忽略的问题，而这些问题对工程质量与效率造成不利影响，阻碍预制装配式工程的持续发展。为了提升预制装配式工程的影响力与建筑领域的持续发展，企业就要对现有问题进行解决，不断优化设计方案，以提升预制装配式工程施工质量。

1、预制装配式建筑的概述

预制装配式建筑是将建筑一部分或全部构件在构件预制厂生产，然后采用运输的形式将其运送到施工现场，并采用适合的安装方法与设备，将构件进行组装，使其成为能够具有使用功能的建筑物。此种工程施工可分为两个阶段，一是预制工作阶段。结合预制构件生产流程，将水泥、钢筋以及木材等使用的原材料运送到构件预制厂进行加工，然后对钢筋混凝土进行振捣与养护，得到成品的预制构件，如楼板、楼梯等。但这些预制构件属于传统结构使用的构件，为了使装配式建设向着产业化方向发展，仍需相关单位做好设计，并建立完善的结构标准，使工厂化预制构件能够满足时代发展的实际需求;二是装配工作阶段。此阶段是将预制构件在现场拼接，通过运输车将所有预制构件运输到现场，并合理进行堆放，并结合设计要求，将其吊装到适合的位置，完成组装以后再进行测量与纠偏，对于需要浇筑灌浆的位置要做好填缝灌浆，所有部位严格按照设计方案要求，完成装配式建筑建设。

2、预制装配式建筑的优缺点及其存在的问题

2.1優点

第一，生产率高。由于车间统一进行构件生产，能够有效提升效率，在现场组织施工过程中，减少了浇筑等环节，也几乎不用使用脚手架、抹灰工程。加之管线以及插座都是生产过程中预留的，能够有效提升生产效率;第二，精度高。流水线生产过程中，要求标准统一，所以预埋件、门窗洞口预留等定位非常精准，能够有效保证工程质量，确保生产精确度;第三，具有较高的质量。将构件运输到施工现场进行机械的吊装与组装，能够降低混凝土浇筑与养护环节，传统方案由于多种因素影响，造成混凝土出现裂缝，而预制构件不会产生这类问题。

2.2缺点

第一，具有较高的成本。不同建筑工程的使用功能与建设标准，平面形状不同，如果结合建筑特有平面的生产模具，就会造成生产成本的增加，造成较多建筑工程由于成本过高而对设计方案进行更改;第二，较高的技术要求。装配式建筑在拆分组装以后，接缝与节点作为结构受力、建筑防水中比较弱的环节。在实际进行施工过程中，接缝、节点连接都是预留钢筋焊接实现的，然后再采用高等级混凝土加入膨胀剂浇筑捣实浇筑密封。虽然建筑工程抗震性与耐久性能够满足实际要求，但技术存在较大困难，设计过程中，还要对构件拆分组装离散性进行考虑，适当增加构件预留钢筋;第三，预防裂缝。构建运输、吊装中需要预防构件开裂问题，往往会设置四个吊点模拟运输与吊装受力情况，若施工受力与模拟受力情况棉袄，那么在实际生产过程中，其开裂率就会较小。但实际进行运输与吊装过程中，通常与模拟情况相差较远，所以，无法不开裂。正是在运输与吊装中出现较多不确定因素，所以最为常见的就是强化被拆分构件构造配筋。

2.3预制装配式建筑设计中存在的问题

第一，预制结构外墙与现浇结构水平墙具有连接不稳定性问题，想要有效处理这一问题，设计人员就要对结构设计做出适当调整;第二，由于建设队伍要结合方案提前制定结构配件，要与供货厂商签订合同，合同中要对预制构件数量进行准确计算，不得在后续施工中提出定制配件的增加或者减量要求，所以，设计人员要确保定制配件数量与质量满足施工所需， 运输路线也要提前规划。另外，设计人员还要对定制配件具体信息与运输路线在设计方案中进行说明，以此为项目队伍提供全面的参考。

3、装配式建筑设计中对各专业设计的影响

3.1施工图纸设计

施工图纸质量对工程后续质量产生直接影响，也是装配式建设设计的关键内容。通过施工图纸的合理设计，明确材料、结构等内容，为后续施工提供良好的数据参考，进而实现各环节的有效控制。所以，在图纸设计过程中，可利用BIM技术，对装配式建筑进行立体建模，对不同构件进行碰撞且对吊装进行动态化模拟，确保后续施工的顺利开展。此外，还要强化各参与方之间的沟通与交流，对设计与施工方案进行分析，制定多种方案，并对其进行模拟，从而对方案是否可行进行判断，并不断对方案做出调整，为后续施工打下坚实的基础。

3.2平面与立面设计

装配式建筑设计过程中，平面与立面设计非常重要。平面设计主要是对各构件尺寸、规格进行分析，并结合建筑结构形式对内部空间科学布局，同时对各模块进行多元化组合，呈现不同类型的户型，最终形成标准化户型，以满足人们不同需求。立面设计涉及到立体结构，如墙板、门窗等，通过对各构件进行组合，展现出个性化特点。在立面设计时，需结合自身特点，考虑到采光与通风等因素，强化与平观设计之间的联系，使整体设计更具实用性。

3.3结构构件预制设计

装配式建筑中结构构件是基础，对后续施工质量与效率产生直接影响。所以，就要做好结构预制设计，确保构件的合理性。第一，强化对图纸的研究，科学设计构件加工图纸，确保构件的科学性。并强化与生产厂家间的交流与沟通，结合生产工艺，对构件尺寸与规格进行设计，确保构件准确度满足施工要求，避免规格不合理而影响到进度。另外，在构件预制设计时，还要对现场情况及其生产厂家吊装与运输进行全面考虑，遵循相关原则，确保构件质量与设计水平。

4、预制装配式建筑设计的应用

4.1框架结构设计

预制装配式建筑设计中，框架结构设计是其中重要部分，且往往应用于高层建筑设计中，与结构稳定性及其完整性有着直接关系，因此，设计单位就要重视框架结构设计。但目前设计过程中，仍存在着一些问题，这就要求设计人员对框架结构优化设计。设计过程中，还要注意以下几方面。一是将各部位中心线保持在一个垂直面内，且在方案设计中做出明确规定;二是设计人员分块进行设计，还要对各影响因素进行综合考虑，如装配条件、接缝等;三是设计预制元件间连接点的时候，设计人员要确保节点受力的合理性，通过对受力界面分析，确定连接方式，确保结构的稳定性连接，以提升结构强度。

4.2钢筋连接设计

预制装配式建筑工程钢筋连接是非常关键的，对结构整体稳定性产生直接影响，所以要求设计人员引起重视。一是设计人员准确计算配筋，同时对钢筋间距进行确定。此外，对钢筋材料连接设计，也要结合具体情况进行确定。由于工序错误会影响到工程进度，因此，设计队伍要对梁柱节点定位引起重视。

4.3节点防水设计

传统结构节点防水设计只能够将自然降水进行阻止，但空气湿度较大的时候却不能发挥出其作用，无法满足预制装配式建筑防水设计的实际要求，所以设计人员对于防水进行设计过程中，要不断对方法进行创新，不仅要对排水通道进行设置，还要有效处理墙体裂缝，以提升建筑工程的防水性能，避免影响到工程的稳定性。

4.4环境适應性设计

一是目前建筑领域越来越重视绿色设计，因此，预制装配式工程设计人员也要采取有效策略提升环境适应性，并落实绿色环保设计理念;二是设计队伍在设计阶段中，重视施工现场及其周边环境的有效利用，同时设计人员要对周边环境条件与气候做好调查，掌握实际情况，通过合理进行选址，确定好建筑的朝向，提升工程通风与采光条件，降低暖通空调与照明设备消耗。环境资源运用过程中，设计队伍可利用能耗收集设备及其转换设备获取所需要的资源，以发挥出环境资源优势，进而提升绿色设计效果。

4.5预制构件设计

预制构件进行设计过程中，需采用标准化原则，尽可能将其设计标准型，降低构件类型，合理控制成本。对构件耐火性及其稳定性提出较高要求，在具体进行设计时，还要对成品保护效果、安全使用等内容重点进行考虑。预制外墙板还要根据相关标准，确定隔热系统，并结合当地气候情况，对结构进行合理匹配。建筑内部非承重墙体，可采用可拆卸隔墙板，其优势是具有较好的隔音，同时方便安装。按照功能及其空间进行划分，做好结构及其承重墙间的连接设计，确保抗震性及其耐久性满足行业标准。对于接触水较多的厨卫空间墙设计时，要提升防水效果。楼盖采用叠合楼板，但如果平面比较复杂，开间较大楼层则要采取现浇楼盖，确保楼板间及其墙体间的有效连接。同时还要对地漏、立管孔等位置进行准确确定，预制楼梯将扶手杆与预埋孔位置进行确定。

4.6专业协同设计

预制装配式建筑的规模与功能要满足行业抗震要求。其设计原则是施工方便、多样组合等。设计过程中，还要确保承重墙、墙柱等保持垂直性，门窗洞口要由上到下呈现一列。在设计过程中，还要对公共区域的垂直管径空间部位及其大小等因素进行重点考虑，确保其维修的方便性，同时还要对横线管线设计过程中，尽可能减少交叉，保证设计的水平性。公共区域进行设计时，管井内供暖系统设计与部件设置引起重视，确保采暖管道的独立。

结语：

总而言之，装配式建筑与传统建筑工程相比具有较多优势，但在实际进行施工过程中，仍存在着一些不足之处，需要不断进行研究，采用新技术与新材料对遇到的问题进行处理。随着我国科技的发展，通过预制装配式建筑设计，相信将来装配式建筑工程会成为建筑工程所采取的重要结构形式。

参考文献：

[1]杨硕.预制装配式建筑设计实践及相关问题的探讨[J].房地产导刊，2019（8）：42.

[2]吴霞峰.预制装配式建筑设计实践及相关问题的探讨[J].中国室内装饰装修天地，2018（19）：191.

[3]胡子锋.预制装配式建筑方案设计的探索与实践[J].建筑工程技术与设计，2018（36）：945.

[4]范桂清.预制装配式建筑设计实践及相关问题的探讨[J]低碳世界，2016（20）：136～139.

作者简介：

郭雷鸣（1982.01-），男，本科，工程师，湖南长沙，汉，研究方向：建筑设计。