装配式建筑设计及施工要点分析

陈 晶 韩佳强

（潍坊市建筑设计研究院有限责任公司，山东 潍坊 261205）

装配式建筑是新时代我国建筑行业工业化转型发展产生的必然结果。从特征方面看，装配式建筑工艺流程少、施工建设速度快、资源投入小。通过对装配式建筑的生产建设，既可以减少了对资源的浪费，规避传统建筑能耗大、污染大的实际问题。也能够借助新材料、新工艺、新技术的运用，加快我国建筑产业结构的优化调整。尤其在“十四五”规划建议提出新基建与数字化融合发展目标之后，大力推进装配式建筑的发展，有利于全面提升建筑产品的智能化水平，使建筑行业在新时期，向着智慧建筑生产建设方向进行升级。

1 装配式建筑技术的比较优势分析

1.1 能源消耗低

装配式建筑采用工业化的生产制造工艺，可以通过工厂预制、施工现场预制的途径，先完成各类部件的预制生产，再通过拼装式工艺，完成建筑产品的生产建设。与传统建筑的施工相比，可以省去吊篮、支模等工序。按照现阶段的实践经验看，施工建设阶段可以减少15%的能源消耗。同时，在保温隔热方面，可减少25%～35%的能耗耗费。水资源节约幅度在36%以上。

1.2 经济效益高

由于装配式建筑施工工序比较少，在实际的施工环节，减少了技术、人力、材料、设备等方面的资源投入。因而，在整体上实现了成本节约，提高了经济效益。从每平方米的装配工程、给排水工程、采暖工程、电气工程、人防工程等投入成本看，预制装配式明显优于现浇模式。以2020年建筑行业各类工程每平方米的平均价位进行对比分析，可以发现传统建筑每平方米的造价相对较高。而且，在每项工程中均不具有比较优势。反之，预制装配式建筑应用后，不仅在市场获得了较好反响。并且，扩大了建筑企业的可营利空间。两种模式下，每平方米工程价位比较见表1。

表+ 现浇模式与预制装配式建筑每平方米价位比较/元/m2

1.3 环境效益好

装配式建筑能够产出综合效益，在经济效益之外，环境效益相对较好。例如，在建筑垃圾总量方面，仅占到传统建筑垃圾总量的30%，粉尘仅有20%，而且，能够减少1515dB的噪声。另外，在地震力方面，预制装配式比现浇模式也具有明显的优势。例如，在墙梁节点方面，屈服前层间刚度、最大层间剪力、峰值层间位移、峰值层间位移角方面，预制装配式与现浇模式之间相差比例仅为4.6%、8.8%、4.3%、4.3%。所以，装配式剪力墙结构与现浇结构在抗震能力方面，也能够满足建筑体的实际需求。

2 装配式建筑设计及施工要点分析

2.1 工程概况

以某装配式住宅建筑工程为例，住宅楼8栋、电房1栋、商业楼6栋。其中，商业楼负一层为停车库。工程结构为装配剪力墙，其中的预制构件包括了内隔墙、外墙、楼梯，以及预制板、预制梁等。

2.2 装配式建筑设计要点

2.2.1 拆分、深化设计

装配式建筑设计中，预制构件的设计与预制生产制造密切关联，对于构件设计的标准化程度具有严格要求。因而，在预制生产之前，要求对预制构件进行合理的拆分设计、深化设计。通常在设计过程中，要求按照方案设计、初步设计、施工图设计按部就班完成总体设计。再利用BIM建模的方式，对其中的预制构件进行优化处理，确保拆分设计、深化设计的全面性、有效性。尤其在预留孔洞、预埋件位置定位、机电预留管线方面，精确性要求达到100%，预防预制环节下料作业、预制产品时的有效性。

2.2.2 连接设计

装配式建筑的连接方式十分复杂，如在框架结构中就包括了刚性连接、非刚性连接。而且，在装配式框架结构中的水平方向、垂直方向之间的位置，通常需要采用套筒灌浆连接。因此，在实际的连接设计环节，一方面，要注重接头质量的控制。另一方面，则需要对钢筋接头的混凝土灌注厚度进行有效控制。例如，在预制剪力墙方面，该厚度应该控制在不小于15mm的范围。套筒间的净距离尺寸，应该以不小于25mm为宜。钢筋接头位置的保护层厚度应该控制在不小于20mm的范围。再如，在预制梁端面位置，要求设计相应的键槽（以粗糙面为准），此时，应该注重对其规格、数量的精准控制。对于后浇混凝土、预制剪力墙结合部位的，应该注意对不同面的区分。严格按照侧面设置键槽、底面与顶面设置粗糙面的方案进行细致设计。按照常规的施工经验值与设计值情况看，需要将结合面中的粗糙面面积，控制在总面积的80%以上。另外，由于粗糙面中要按照凹凸形状进行设置。因而，在预制板、预制梁端、预制墙端，应该结合实际施工需求，将三者粗糙面中的凹凸深度设计值分别控制在不小于4mm、6mm、6mm。

2.2.3 构造设计

在该工程中，采用了预制叠合单向板，要求将预留孔洞设置在底板位置。因此，在构造设计环节，如果预留洞宽度小于300mm，那么，应该采用直接插入受力钢筋的设计方案。如果预留洞宽不小于300mm，且在1000mm以内，那么，应该采用设置除加筋的设计方案。具体可以将附加筋设置在预留洞两侧。根据以往的设计经验看，截断钢筋的截面积应该小于附加筋的总截面积，这样才能保障附加筋发挥应有的作用。在立面、屋面收进楼层，如果没有设置后浇钢筋混凝土圈梁，需要配套的设置水平后浇带。通常在设置水平后浇带时，要求配套地选择12mm以上的钢筋，进行纵向铺设（以不少于2根为宜），保障其稳固性。如果已经设置，则应该注重连接位置的稳固性控制，做好连接部位的形状、尺寸等控制。

2.2.4 防水设计

装配式建筑中的预制外墙、预制楼板，与外界环境接触时间长、接触面积大。当其暴露在自然环境后，应该根据实际的光照因素、雨雪因素、生活用水因素等，针对连接位置进行重点防水处理。例如，在该项目中，采用了封闭型防水设计方案，利用“预制三明治外墙板”达到了防水密封处理要求。实现了外侧密封胶加泡沫棒防护、减压空间橡胶条压紧防护、内侧灌浆防护。起到了较好的防水效果。

2.3 装配式建筑施工要点分析

在施工准备阶段，需要做好预制构件的运输质量控制、堆放安全管理。例如，在运输环节，需要选择低平板车，并利用专用架，对预制构件进行科学固定。通常应该按照竖立方式，对预制剪力墙进行固定。同时，根据平放方式，对预制楼梯、预制底板（叠合板）、预制阳台等进行合理地固定。这样，有利于运输的安全性。再如，在堆放方面，应该以实际施工吊装的便利性为准，选定堆放场地。在完成清理、配套设施设置后，可以将运输进场的预制构件按照编码顺序进行堆放。无论在运输环节、堆放环节，均应做好垫平处理工作，预防倒塌、碰撞事故的发生等。

在施工安装环节，要求严格遵循施工工艺按部就班操作。首先，应该先对预制构件在吊装、安装就位、连接施工各环节的误差，进行精准检测、合理控制。其次，要求按照施工组织设计方案，实施各项资源配置，通过质量管理小组，全面开展施工前的培训、施工中的指标化评估、指标化监督，做好安装诸环节的质量控制等。

3 结语

通过以上分析可看出，装配式建筑设计环节在整个产品生产制造产业链条中占据着重要地位。因此，在预制构件的拆分、深化、构造、连接、防水等各个设计环节，均要求做到巨细无遗。而且，进入施工阶段后，一方面，应该预先做好构件运输、堆放处理等准备工作。另一方面，则应该根据预制构件的吊装、安装、连接施工误差标准控制范围，做好施工质量控制工作。建议在装配式建筑设计与施工诸环节，引入全要素分析方法与指标化管理方法。既有利于设计与施工要素的清晰化、明确化，也有利于从技术质量指标控制的角度，增强设计效果与施工质量。