装配式建筑对现代建筑设计的影响研究

刘永峰

（山东建筑大学设计集团有限公司，山东济南 250000）

0 引言

当前阶段，节能环保的建筑理念逐渐得到广泛应用，在此背景下，建筑行业也开始探寻更加低碳节能的建筑形式，其中装配式建筑能够实现资源的有效节约，同时也能进一步优化项目工程的综合效益。而要想充分发挥出装配式建筑项目的实际效益，应加强对装配式建筑构件的科学设计，就是要加强对其的现场施工管理[1]。现阶段，则应借助信息化发展模式，提高装配式建筑构件设计和现场施工管理效益。本文将重点分析装配式建筑构件设计要点，并结合实际工程经验探究更有效的现场施工管理策略。

1 装配建筑具有的特点

（1）施工便捷，简易模块化的作业方式，让装配式建筑能够大批量生产预制部件，应用到后续各个施工中，这种批量生产的难度低，在后续施工中，只需要将预制部件输送到施工现场进行组装即可。

（2）绿色环保装配式建筑的大量安装部件生产，都是在固定的车间完成的，这极大的降低了施工现场的垃圾污染，同时也避免了施工材料的大量浪费。这符合我国绿色发展的倡导，更有利于提升施工企业的经济效益[2]。

2 装配式建筑对现代建筑设计的影响研究

2.1 装配式住宅节点设计

主体结构、内外围护、设备管线等均是装配式住宅节点设计中需要重点考虑的内容。在具体的节点设计中，需要考虑加工和施工的便捷性要求，注重优化设计，在不影响质量的前提下达到成本最低化的效果。在有效保证建筑安全和质量的基本前提下，尽可能提高建筑的工业化水平，针对叠合板出筋、飘窗连接节点等细部，应注重节点的创新优化。在预制混凝土构件连接节点的设计中，如果节点相对复杂，对工厂生产水平的要求较高，可能存在生产难度大、成本高等问题[3]。若节点明显偏简单，可以更便捷地完成生产和安装作业，但难以满足连接接头的构造要求。设计人员需要兼顾多方面的要求，确定可提高作业可行性和降低成本的优质节点方案。以叠合板出筋问题为例，其存在生产难度大、效率低的局限性，可采用四边不出筋叠合板，以密拼的方式有效设置。在笔者实际案例中，东明贵苑项目的设计环节中在以上方面都有了较大的优化和改进。

2.2 框架结构体系设计

当前，我国大部分的大型商场建设都采用装配式建筑结构。就商场本身来讲，框架式体系结构质地轻且运输方便，在大型商场建设中应用广泛。尤其是高层框架能够更好地展现装配式建筑结构的综合性能。在应用框架结构体系的装配式建筑时，大部分的部件都是在车间里生产加工的，像内外墙板、叠合板、空调板、阳台、预制梁等相关部件，都是在车间里完成的。加工完成后通过运输车辆，送至建筑工程施工现场，随后在现场完成现浇处理等下一步的施工步骤。为了更好地保障装配式建筑的承受能力符合标准要求，在框架结构体系设计中需要注意以下3 点：①要对强度等级做好科学控制。针对预制柱混凝土进行设计时，要严格按照《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2010）来确定强度等级，根据立方体抗压强度的标准值来进行确定，就现下的预制框架柱底来讲，其强度的等级最低也要达到C30[4]；②设计要遵循平面设计原则。梁柱中心线要保障竖向平面一致，同时纵向对齐；③要对预埋件进行科学设计。作为框架结构体系的装配式建筑，预埋件是其结构中的重要组成，实际设计工作中，要将不同位置的预埋件进行有效连接，这样才能够让剪力和受轴力能够保持稳定状态。

2.3 对建筑建造方面的影响

现阶段，装配式建筑的各个部件集中生产，与传统建筑方式相比，集中化和规模化属性更加凸显。受多方面因素影响，如建筑部件的成本波动、国家政策、建筑行业发展等，使得装配式建筑的零部件在数量、大小、标准等方面存在显著差异。诸多要素共同作用对装配式建筑零部件成本产生不同程度影响，很难根据市场的动态变化进行调整。建筑零部件在加工、物流运输、安装等环节需要进行二次操作，必须投入一定的人力、物力成本。因此，要在充分发挥装配式建筑优势的基础上，最大程度节约相关附加成本，提升综合经济效益，全面凸显装配式建筑建造方式优势，以确保装配式建筑能够满足社会群体的价值需求。

2.4 制作PC 构件

PC 的制作过程需要与项目施工图纸相匹配，尽可能在确保侧膜制作精确性的前提下，利用螺丝钉，确保其侧面和底部的稳定，从而实现对设计尺寸的确定，为了不影响施工进度，有必要反复检查实际安装的效果，在保证每个参数指标达到要求后，再进行下一步操作。当预制PC 构件进入指定位置后，下一步可进行脱模，在脱模过程中，需要按照相关标准及施工图纸的要求进行作业。在找到钢筋的准确位置后，拧紧螺栓，然后在确保构件精度的前提下，科学调整预埋构件的位置等，并将模具连接到确切的位置上。为了能提高整个施工的安全性和有效性，需要确保整个PC 构件制作的精确性，使装配式建筑构件制作的效果得到保证，从而实现新型装配式建筑在生产PC 构件时能够得到质量提升[5]。在此过程中，为了避免构件表面可能出现锈蚀的问题，在制作PC 构件时，有必要对脱模的模具进行清理，也可通过涂抹抗腐蚀试剂的方式保证模具的整体性，通过这个方式，不仅能确保模具的实际质量，也能保证模具的使用期限。在制作钢筋笼时，如果需要实现标准化和规模化的生产方式，首先可按照图纸要求对整个融合模块进行固定，然后再把钢筋模具加入固定的模具构件之中，实现对钢筋模的整体控制。

2.5 类框架简化体系

装配式住宅建筑中分户墙隔离，建立关键受力剪力墙，其他区域均增设结构柱。通过该方法的应用，有效划分内部空间，辅以轻质装配式内装的方法，提升整体品质。可以针对内部预制剪力墙进行合并处理，在条件允许时可以适当增加长墙，有利于减少预制剪力墙的规格数量，也能够更高效地完成预制作业。类框架体系还可实现大板体系，在部分装配式建筑工程中，可以对梁体系进行优化设计，不再采用次梁，选用现浇梁。应用适量大板有利于吊装作业顺利开展。

2.6 剪力墙结构体系设计

剪力墙的结构体系设计要注意以下3 点：

（1）做好承重墙板的设计。在装配式剪力墙结构体系中，承重墙的作用至关重要，因为上部分楼层的重量需要它来支撑，承重墙的设计必须合理，大多数情况下在山墙的两侧，承重墙的质量关系到整个建筑的安全，必须重视。除此之外，还要提高内力计算的准确性，保证数据精准，并研究和设计对抗侧力。

（2）把控好钢筋的直径与强度。预制构件之间良好的连接性是能够直接影响剪力墙结构体系整体性能的。所以在实际的设计工作中，可以通过提升构造可靠性和保障传力性能两方面开展。如果装配式建筑存在抗震能力差的问题，可以提升钢筋直径与强度两方面进行有效解决。

（3）设计好现场吊装环境之间的联系[6]。在剪力墙结构体系中，多采用的是分块设计。在这个设计过程中需要充分考虑房间构造以及拼接位置之间的关系，在对竖向接缝进行设计时，要注意要注意不能使用暗柱中，不能将多个构建应用到同一个建筑结构中。

2.7 对建筑能耗方面的影响

建筑行业的能源消耗是长期无法解决的重点问题，而装配式建筑在降低能源消耗方面具有明显技术优势，装配式建筑可对现代建筑设计的能源消耗进行全面掌握，积极整合资源，并与相关生产加工企业进行对接，确定最佳建筑设计方案和产品，尽可能减少建筑能源消耗。在装配式建筑的前期阶段，相关人员已对能耗问题进行了精准化定位，在后续设计过程中，可以及时调整相关建筑设计参数，保证能耗指标的可控性，科学分析整合数据，选取最佳建筑材料进行建造。传统建筑形式更侧重于后期能源消耗计算，而装配式建筑形式更侧重于前期预测，从源头杜绝能耗问题，促进建筑行业的可持续发展[7]。

2.8 保障各个装配式构件质量

装配式建筑施工时，设计人员应切实遵守设计理念，结合施工建造要求。这是由于建筑项目的不同，对施工构件的要求也不同，在预制构件施工中，施工人员要综合考虑施工现场环境，首先，为保障运输中的有效性与安全性，应了解构件运输长宽高设计标准，掌握吊装设备荷载能力，确保吊装作业的顺利进行，充分发挥其吊装价值。在施工现场，做好事前准备，即严把施工现场材料选购关、入场关。为了能实现对构配件材料和施工过程的有效控制，需要明确施工企业的重要作用[8]。在此过程中，施工企业需要选择资质更高、质量有保障的厂家进行合作，同时要做好对构配件的检查工作，尤其是在出厂前，对于无法达到出厂质量的构配件，要及时联系更换，从而保证施工的整体质量和水平。基于施工要求选择施工材料。全面检验钢筋连接件、预埋件等施工材料，检验合格后方可进入施工场地。此外，要求厂家递交钢筋、钢筋连接件等质量检测材料，还要进行抽样检验，反复试验，确保钢筋牢固程度符合施工标准要求，使钢筋达到最佳性能。此外，有必要完善对构配件和养护方面的工作，按照一定的标准和要求，确保整个施工材料的质量和水平。

2.9 多专业协同设计

预制构件的厂内生产水平高，例如内部钢筋、雨水管洞等均根据工程要求提前在工厂完成，厂内生产阶段的作业内容多、过程复杂，对设计水平也要求较高。针对预制构件进行深化设计时，需要多专业人员的共同参与，例如建筑、结构、机电等专业的人员协同开展设计工作，针对各专业间存在的矛盾给予有效处理，以便生产的顺利进行。在多专业协同设计中，可灵活应用BIM 技术，以建模分析的方式更直观地判断各专业的情况，直观发现问题，予以有效协调。某专业的参数发生改变后，建成的模型可根据该参数的变化自动更新，减小员工的工作量。在五位一体模式下，除了各专业的协同设计外，要求设计方积极与其他参与主体协调，如施工方、构件生产方等[9]。设计方需要深入生产厂，经实地调研后掌握实际生产条件，根据现有的发展状况，合理安排资源配置设计工作。例如，厂内的吊装埋件为螺纹套筒，在设计中尽可能不使用吊环、吊钉作为吊装埋件，如果选用会导致构件厂需要重新组织埋件的招标、采购工作，使成本增加，耗费更多的时间，不利于装配式建筑施工的顺利进行。

2.10 预制件的安装

装配式建筑在施工过程中，需要安装大量的预制件，预制构件的精准安装对于装配式建筑施工质量有积极作用。除了在建设过程中，要严格遵循行业相关规定，还要对误差进行有效控制。通常情况下，预制件安装的误差位置要小于1mm。尤其是垂直作业，极易出现误差，应该做好严格的管控，避免因垂直偏差影响后续预制件的安装。当然预制件除了在安装过程中容易出现偏差，在现场浇筑中也要对预制件进行有效固定，避免因外力影响，造成预制件偏斜。总而言之，预制件的安装需要螺栓和预留孔洞的有效连接，要想更好地控制预制件的安装效果，必须要固定好连接点。

3 结语

综上所述，装配式建筑有效促进了建筑行业的高质量发展，尤其是在降低成本、生产方式、施工形式等方面发挥了重要作用。与传统建筑施工形式相比，装配式建筑更加凸显了质量和效率，大大降低了人力物力方面的投入。装配式建筑虽然在促进现代建筑设计方面取得了一定成效，但也面临着诸多不确定因素。因此，必须立足现状，迎合时代的发展，积极整合优势资源，加强顶层设计，开发绿色环保材料，大力发展装配式建筑，促进建筑行业高质量发展。