装配式住宅建筑的设计创新与应用研究

王伟龙

北京化建城市设计有限公司 北京 102300

引言

伴随社会经济的进步发展，我国建筑行业也迎来了新的发展机遇，其中，装配式建筑以其价格低廉、建造速度快的特点被人们广泛地应用到建筑施工领域。从实际应用上看，装配式建筑是指在工程施工前提前制作好配件，之后将制作好的配件拿到施工现场进行组装，最终打造形成的新型建筑结构。和传统建筑施工技术相比，装配式施工技术在使用的时候很难受到外部因素的干扰，且施工省时省力，消耗少。

1 装配式住宅建筑的特点

1.1 装配式住宅建筑的优点

装配式住宅建筑因其应用零部件直接安装搭建建筑这一特征，可以在众多专业化工厂直接进行安装生产，实现工业化的制备。将工地搬向工厂，这种更加标准化的生产方式，能够直接控制各种类型的建筑材料及其零部件的力学性能与建造标准。装配式住宅建筑需要生产和加工的各种建筑构件产品质量较为稳定可控，具有更高的安全性和保障性。同时，装配式住宅建筑施工过程还具有一定的操作灵活性，可以根据实际的建筑情况来自行决定各种建筑材料的实际使用量，从而在一定程度上减少了建筑施工过程中建筑材料的大量储存，节省了场地租金。此外，装配式住宅建筑的施工建造可以减少建筑材料现场的保护工作量，减少对场地周边环境的破坏，从而充分发挥企业保护生态环境的积极作用。传统施工受制于季节气候的影响，但装配式建筑施工受环境影响较小。根据对目前试点城市的装配式住宅项目测算，装配式建筑的生产和施工过程可实现节能约50%、节水约60%、节材约20%、节地约20%，减少建筑垃圾约80%。而且，从施工效益来看，也能提高4～5倍。因此，装配式住宅建筑因其有效控制房屋质量并减少施工周期等突出优势，适合被大房企、政府保障房项目积极采用[1]。

1.2 装配式住宅建筑的局限性

当前我国的装配式住宅建筑仍然存在一些技术问题，主要体现在，目前国家对于装配式住宅建筑的工程设计、竣工验收等相关管理的标准和相应指标需要进一步明确。在建筑构件的设计生产过程中，其尺寸及位置等都必须尽可能地精确设计，如果不能精确设计，就很有可能需要进行现场施工开槽、开洞或重新设计，这在一定的技术程度上增加了建筑设计、构件生产及建造施工时的技术难度。批量化的生产模式也会加大一定的错料风险，对设计及生产单位的要求都会提高。

2 装配式住宅建筑的设计创新与应用研究

某住宅小区总建筑面积284654平方米，地上共有22层，其中，1层到22层均为装配式结构设计，采用装配式混凝土剪力墙结构完成施工。其中的预制构件相对复杂，具体包括了外墙板、叠合楼板、楼梯、阳台板等各个构件的预制。

2.1 结构优化设计

在装配式建筑的设计过程中，结构设计是其中的关键部分，并且通常会被应用在高层建筑的设计实践中，与建筑结构的稳定性和完整性有紧密联系。所以，设计单位必须关注结构的优化设计。但是，在当前的结构设计中仍然存在着很多缺陷和不足，这就需要设计人员对结构进行优化设计。结构设计时，设计人员应注意以下要点：①需要将各个部位的中心线保持在一个垂直面中，并在设计方案中做出明确规定。②设计人员需要进行分块设计，还要考虑到多方面的影响因素，如进深、装配条件、连接缝等。③在对预制元件之间的连接节点进行设计时，设计人员需要保证节点受力合理，通过对最不利受力截面的分析确定连接方式，以保证结构连接的稳定性，提高结构强度。

2.2 环境适应性设计

现阶段建筑领域对建筑工程的绿色设计越来越重视，为此装配式建筑工程设计者应采取措施提高建筑的环境适宜性，并在建筑设计过程中落实绿色环保的设计理念。其次，设计团队还要在设计阶段注重对工程场地周边环境资源的充分利用。在这个过程中，设计者需要先对建筑周围的气候和环境条件进行调查，掌握其特点，通过科学的选址，合理地确定建筑的朝向，提高建筑工程的通风与采光条件，减少建筑暖通空调和照明设备的耗能。

2.3 装配建模

在该工程中，由于单体套型较多，为了达到预制构件数量与装配率的合理化与具体化的目的，更为了满足施工过程中的安全与高效，一般会采用计算机软件进行建模统计。在本次设计及实践应用中，就采用了Bentely软件建模方式，对配装户型装配率进行统计分析。比如，以墙体装配率为例，在具体的建模分析中，要求先对其现浇体积、预制墙体体积的数据进行统计，然后将其录入系统之中，这样就可以将数据直接转化成体积统计图。然后，在拆分原则的基础上，进行面积计算，其他的预制构件计算方式基本相同，均是采用多线段圈出面积即可。建模完成后，即可以按照主体结构，即对本工程，共计105户进行竖向构件、水平构件、围护墙和内卫墙，以及装修和设备管线等进行数据分析，并用3D技术模拟装配。确定符合此次施工设计方案预定的各项标准参数后，在模拟评估复检有效的前提下，开展装配式施工。如此“拼装”的房子，实际现场作业时间可以节省七成，综合时间成本仅为传统建造方式的1/3。采用装配式建筑工艺，从动工到交付最快10个多月，而传统方式建造需要两三年时间[2]。

3 结束语

装配式住宅建筑的应用也可以提高建筑的性能和质量，建议进一步推广，促进我国住宅建筑产业的优化和升级。总之，为了体现装配式住宅建筑的优点，设计上除了必要的创新性，更应该注重节能、环保的特点，同时还要结合行业主体的需求，做到科学、合理设计。在现代建筑行业快速发展的时代背景下，建筑行业要想实现更长远的发展，需要及时转变以往的理念和思路，在设计和施工的过程中积极整合人力、物力和财力因素，并在装配式建筑设计和施工中引入先进的技术形式，从而更好地促进房屋建筑工程发展。