探析装配式建筑对现代建筑设计的影响

王光辉

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

0 引言

在建筑行业逐渐朝着工业化、智能化方向发展的背景下，现代建筑的设计观点、模式、流程等获得了极大的创新，为施工建设提供了可行的思路，确保方案设计、构件制作、施工管理等工作的高效落实，使其在减少周边土地、水利、空气污染的同时提高工程建筑施工质量及效率，尽量避免施工现场出现大规模施工作业，推动整个工程建筑行业的高速、健康发展。

1 装配式建筑的定义及特点

1.1 定义

装配式建筑实际上就是将整个工程以组件及模块的方式设计出来，由工厂对各构件开展统一预加工，并在检测合格后使用车辆将构件运送至施工现场，再利用塔吊等设备完成吊装衔接工作，由此结束整个建筑施工流程。从实际情况来看，主要可分为构件加工及运输装配两个环节。其中构件加工需要技术人员对建筑构造进行模块化设计，通过合理建模，明确其尺寸、用料、性能等特性，工厂需以此为基础合理配比水泥、骨料、钢筋、木料等建材，并完成预制件的设计加工。利用构件预加工的作业方式可推动建筑行业朝着精细化、节能化、产业化、工业化的方向发展，保障构件设计的合理性，进一步提高加工质量；运输装配则需要技术人员将加工好的预制件运送至施工现场进行质检及存储，并依据实际施工要求合理开展吊运、装配、修正，以填缝的方式加固关键节点区域，并完成构件装配作业。需要注意的是，在此阶段为进一步保证装配式施工建设方式的科学性，需提高设计方案的合理性，进而有效加快实际施工速率。

1.2 特点

相较于传统工程建筑方式，装配式建筑在生产、施工等环节均发生了极大改变。从生产的角度进行分析，工程建筑中所用构件大多预先由工厂批量加工生产而来，可同时达到节能降耗、增质提效的目的，减少建筑垃圾的产生，避免了资源的浪费，同时也防止施工现场周边出现扬沙、噪声等问题，保护周边群众的正常生产生活。同时，由于构件具有一定的工厂化特质，因此质量及性能得到了保障，有效提高了建筑安全性及稳固性；从施工的角度进行分析，以往的工程建筑大多采用先设计后施工的作业方式，再落实后续的调整装饰，而装配式建筑方式的引进一方面可使得施工人员同时完成施工、设计、装饰工作，另一方面能够统一设计整个工程作业管理流程。另外，在开展实际作业期间，可极大降低工程量及作业难度，减少人力资源的投入，也不会对周边环境产生较大影响，施工效率得到有效加强。由此，装配式建筑施工作业方式可在降低人力、成本、资源投入的同时提高工程质量，具有极大的使用优势[1]。

2 装配式建筑的优势

2.1 缩短建设周期

根据以往的施工建设经验，若是利用现场浇筑的方法可在3d 左右完成一层建筑，若是需要同时投入多个施工单位，则最快需要7d 左右完成施工，且整体工程需要严格依据现有工序依次推进，不满足同时作业的要求。而装配式建筑方式的引进，可提前将不同种类的构件交由多家工厂落实批量化生产，无须在施工现场实施大规模浇筑作业。工厂生产结束且质检合格后，可将各构件统一运送至现场完成拼装，一般情况下可在3d 左右完成一层主楼结构施工，相较于以往的施工方式缩短了一半以上的作业时间。另外，装配式建筑方式无须在现场调整或制作构件，具有一定的机械化发展特质，极大降低了人力成本的投入。

2.2 避免资源浪费

导致建材出现浪费情况的主要原因为施工方案的变更，在此期间，不仅导致工期延误，同时也需要投入额外的资金及建材成本开展返工作业。利用装配式建筑方式的优势表现为以下4 点。

（1）降低墙体抹灰量。在以往的施工建设中，为保证建筑外观主体的美观性，施工人员主要利用抹灰的方式找平建筑墙面，而引进装配式建筑方式，由于各构件本身就具有一定的平整性，因此无须落实后续的抹灰作业，有效降低了成本的投入。

（2）节约装饰建材。装配式建筑在生产构件期间就考虑到了外观装饰的问题，可利用一体化制造方式提升构件美观性，避免二次装配影响其外观完整性。

（3）建材的二次应用。由于各装配构件主要由工厂进行批量生产，因此可对各建材开展二次加工及应用，达到节约建材、环保降耗的目的。

（4）减少回收成本。装配式建筑方式主要使用绿色清洁的建材，各构件可在回收处理后用于后续施工，相关建筑单位可创建二次回收机制，落实循环使用体系，减少建筑垃圾的产生，有效提高资源的利用率。

2.3 缓解环境负担

装配式建筑主要由工厂生产制造各建筑构件，有效减少了施工现场的作业量，无须反复修整，因此将减少建筑垃圾的产生，省去了材料堆砌、混凝土运输等环节，避免造成的扬沙、噪音、粉尘等问题，环境污染情况得到了缓解，同时也有效提高了实际施工作业效率，极大减少了夜间施工时间，防止出现光污染情况，影响周边群众的正常休息[2]。

3 装配式建筑施工过程中经常出现的问题

3.1 坐浆问题

坐浆是装配式施工建设的主要手段之一，从实际情况来看，常会出现操作失误降低施工安全性的问题，极大影响建筑稳固性。部分操作人员自身能力有限，无法熟练操作相关设备，也不注重后续的养护、维修工作，极大影响了机械设备的使用性能，同时专业能力的欠缺也导致其无法及时解决各类突发问题，降低坐浆工作质量。另外，施工单位自身对于坐浆材料的选择、管理不到位，常出现配置不当等问题，不仅影响施工质量，同时也将造成材料的大量浪费。

3.2 构件保护不当

当预制件运送至现场后，大部分构件无法立即得到应用，常会出现闲置等问题，因此极易在正常施工中受到磕碰、锈蚀等问题。另外，现场施工及管理人员由于缺乏必要的认识，会出现监管力度严重不足等问题，严重影响构件性能，导致最终的施工质量无法达到预定建设标准[3]。

4 装配式建筑对现代建筑设计的积极影响

4.1 减少对生态环境的破坏

以往的建筑施工作业需要全体技术人员严格依据图纸按照分步作业的方式完成施工，需要提前做好周期、工程量、资源投入等计算工作，制定完整的施工设计方案，并参考现场实际建设需要开展材料采购、存放管理、浇筑养护等工作，极易对周边环境造成污染，违背现代化建筑对于绿色、节能、环保的要求。而装配式施工建设主要采用构件预加工、现场组装固定的作业形式，利用组件及模块的设计方式保障施工的精确性及合理性，有效提升装配式建筑作业质效，避免对环境及群众造成影响。

（1）建筑中应用的各类构件均由工厂负责加工生产，将材料采购与加工环节搬入工厂，可提前依据实际施工需要对钢筋、木料、水泥等建材完成塑性、加工作业，保证构件生产的产业化、机械化。装配式施工建设以先进的节能减排及构件预加工流程为基础，创新了集中管控生产废料的工作办法，统一加工处理废水、废气、废料，降低对环境的不利影响。

（2）预制件加工作业需要综合现场施工作业的进度进行合理调整，同时也需要把控好运输时间，避免大量构件长期堆积、闲置在现场，不仅造成土地污染，同时也影响构件本身使用性能。在构件吊运组装环节中，相关技术人员应提前就塔吊工作方位、路线、承载力等进行动态检测，保障吊装作业的有效衔接性，同时减少外脚手架的搭建工作，减少建材垃圾的产生。综上，装配式施工建设具有节能环保、低碳绿色的使用优势，可通过精确设计构件、明确具体规格、批量高效生产等方式提升建材有效使用率，避免其对周边环境造成严重破坏。

4.2 提高建筑设计的可行性

装配式施工建设就是以原施工设计方案为基础设计部分或整体构件的立体模型，通过设计图明确构件尺寸、结构等立体属性，为后续的规范化生产提供可参考的依据。在设计施工环节中，相关技术人员可积极引进BIM 技术针对整个建筑构件开展3D 立体建模，综合各构件的参数信息建立结构模型，并合理验证、校对预埋件预留孔洞、钢筋下料长度等参数，使其符合实际施工要求，同时在构件组装环节需要做好错误检测及碰撞测试工作，及时调整施工中的不当之处，并依据得到的碰撞点及碰撞次数优化原有设计方案。另外，利用BIM 技术可创建标准数据族库，对不同性能、型号、规格的构件进行针对性设计，而结构类似的构件仅需调整其参数即可，有效降低设计时长。除此之外，在实际设计期间，相关技术人员可灵活选用不同构件完成拼装，依据模拟结果调整具体参数，提升建模工作的科学性、高效性。利用BIM 技术也可优化不同参建单位的工作协同性，相关技术人员可同时在线修改建模数据，有效加快建模设计工作进度。

4.3 完善构件生产具体流程

在实际工程建设期间，为保证工序的有效推进，减少停工、返工等问题，需要相关设计单位及人员提前做好图纸及技术交底工作，将整个施工建设所需的设计图、参数信息等详细、准确、及时传递给相关建设单位。但由于以往的平面化图纸展示出来的构件参数信息有限，因此该环节实际作用有限，交底工作落实不到位。通过引进BIM 技术，相关设计单位可将制作好的3D 立体仿真模型发送给各承建单位，使得全体施工人员可全面、直观了解构件的尺寸、建材、结构、属性等参数，为后续的生产制作环节提供可靠参考，确保预制件加工作业的精确性及高效性。另外，在BIM 技术的引导下，相关生产企业及承建单位可协调各自的生产及施工计划，确保装配式施工建设工作的顺畅推进，提前做好材料采购、预加工、运输浇筑、吊运安装等作业，提升实际生产流程的动态化、统一化，制定科学可行的生产、运输、施工计划，保证各工序的有效衔接、协同作业。在生产企业正式加工生产构件前，可首先以各构件的安装模拟流程为基础，利用预拼装技术确保装配式施工建设工作的精确性与合理性，优化并完善现有构件生产流程[4]。

4.4 提升现代建筑综合效能

装配式施工建设构件以相关设计图及3D 立体仿真模型为基础，再由生产加工单位进行统一、批量化制作，可实现构件产量的规模化及设计的通用化，进一步利用定型化生产达到压缩生产成本的目的。对于部分需要定制的建筑构件，可依据设计单位提供的3D 立体模型设计生产模具，以此保证得到构件的精确性满足预期施工要求，提升现场安装衔接的便捷性，避免出现二次运输、反复调整、多次装配等问题，极大影响工程成本的实际支出情况。由此，在建筑工程中引进装配式施工建设可在构件设计、加工生产、运输转配等流程中达到控制造价的目的，保障实际建筑效能。

4.5 降低施工建筑能源消耗

（1）若是使用同样材质、同样规格、同样性能的保温材料，则装配式施工建设的实际热量损失相较于传统建筑将降低1/5，具有极大的使用优势。

（2）引进装配式施工建设方式，可合理改进现有墙体，避免其发生严重的热量流失问题，降低外界气候环境对于建筑内温度的影响，起到控制建筑室内温度的作用，避免出现严重的温差变化，增加建筑宜居性。

（3）装配式施工建设的落实优化升级了现有的建材选择技巧，为创建完善、高效的建筑节能体系提供有力支撑，同时也极大促进了建筑行业的社会及经济效益的显著提升。

4.6 优化BIM 拆分设计水平

装配式施工建设在一定程度上影响了BIM 技术的拆分设计能力，尤其是在图纸设计期间。由于在创建BIM 模型期间，建筑的整体楼板、墙体等框架具有统一性特点，因此，相关设计单位需要保证各构件之间具有密切的关联性、协同性，确保各生产企业可依据图纸制造出独立、优质的构件。在应用BIM 软件期间，相关技术人员需要严格依据预定流程标准开展构件拆分作业，合理控制现有预制件，提升其工程适用性及装配合理性。另外，利用BIM 技术深化施工设计图，可便于技术人员完成问题检查工作，并及时提出针对性解决方案。总而言之，利用BIM 技术可帮助各技术人员直观了解拆分设计工作具体内容，精准判断设计盲点及要点并提出合理的补救措施，避免出现数据丢失、错误等问题，凸显设计的针对性[5]。

5 结语

综上而言，与传统建筑工程施工作业相比，装配式建筑更符合环保节能的现代建筑发展理念，顺应了时代发展趋势。但从实际情况进行分析，在正式开始施工作业期间仍存在诸多问题，需要相关建筑施工技术人员提高重视，整合现有资源优势，积极探究全新的技术及材料，以有效应对现有问题。为广大业主提供更加舒心、健康的生产生活环境，为建筑行业的进一步发展奠定坚实基础。