装配式建筑结构设计中必须考虑的施工因素

李炳焱

（太原市建筑设计研究院，山西 太原 030012）

0 引言

建筑工程是改善国民生活质量、促进国家经济发展的重要物质保障，随着社会的不断进步，对建筑工程的建造要求也不断提升，各项新型的建造工艺被不断应用到工程施工中。同时，人们的环保意识不断加强，对建筑工程的环保效益关注度越来越高，提高建筑工程的环保性是建筑行业重要的发展方向。装配式建筑工程施工中的主要构件都是在工厂中预先制作，环保材料的应用比重较大，对施工现场的污染性更小，在当前建筑行业中的应用范围不断扩大，在装配式建筑结构设计中全面考虑各项施工因素，有助于提高装配式建筑工程的整体质量。

1 装配式建筑结构的优势

装配式建筑结构作为一种新型的建造工艺，在建筑工程中的应用范围不断扩大。与传统建筑工程类型相比，装配式建筑工程具有以下几点优势。

（1）绿色环保。装配式建筑工程施工中可选用的建筑材料多样性更强，绿色环保材料占比更大，有效改善了传统建筑工程施工中建材种类单一、环保性差的问题，具有更好的环保优势[1]，如图1所示。

图1 绿色环保材料加气砖

（2）便捷性优势。装配式建筑工程施工中使用的各项构件提前在工程中完成预制，运输到施工现场后吊装拼接即可，大幅提高了建筑工程的施工效率，便捷性更强。且采用此种施工方式在现场中产生的建筑垃圾和污染物数量也会相对减少，有利于环境保护。

（3）管控效率高。预先在工厂中进行相关构件的预制，方便施工单位更好的控制建筑材料的成本支出，提高相关构件的制作质量，在实际施工中适当减少施工人员的数量，节省施工成本，使施工单位获得更好的经济效益。

（4）施工质量更好。传统建筑工程施工由施工人员进行复杂的现场作业，对施工人员的专业能力具有较高要求，但也可能存在施工质量不合格的情况。装配式建筑在施工中直接进行构件的拼装，施工具有工程化、流水化特点，能有效提高工程的施工质量。

2 装配式建筑结构设计的基本程序

装配式建筑结构设计主要包含三个环节：

（1）方案设计，该环节要确定建筑工程的整体方案，具体内容包括建筑的户型和标准层、规划PC布置方案、构件拆分原则等[2]。

（2）初步设计，该阶段中明确建筑施工中各项预制构件的规格、尺寸、类型等相关参数。

（3）建筑工程施工图设计，在该环节中深化PC构件的设计方案，验证建筑工程设计图纸的科学性和可行性。

3 装配式建筑结构设计中涉及的因素

3.1 施工条件因素

建筑工程在施工中会受到多种可变条件的影响，施工条件因素可细分为技术条件因素、设备条件因素、施工材料条件因素几种[3]。在装配式建筑结构设计时，应全面地考虑各项施工条件因素对施工环节可能造成的影响，并通过优化设计方案消除施工条件因素带来的不利影响。首先，对技术条件因素来说，由于装配式建筑结构与传统建筑结构具有较大区别，传统建造工艺已经难以应对装配式建筑工程的施工要求，因此，在装配式建筑结构的设计时，必须保证施工技术、施工方案和建筑工程的建造需求相匹配。其次，对设备条件因素来说，装配式建筑工程施工中需要使用的机械设备种类更加复杂，虽然各项新型施工设备的应用有效提高了建筑工程的施工效率，但新型设备的应用也对设备操作人员的操作水平提出了更高要求。最后，装配式构件生产厂家的生产能力、建材资源分布情况、材料供应类别等因素会直接影响装配式建筑工程的施工质量和施工效率。在装配式建筑结构设计的初始阶段，相关人员应全面地考虑各项施工条件因素，结合建筑工程的施工计划和施工要求对各项条件因素进行合理设计。装配式建筑结构设计初始阶段的任务是建筑结构定型，设计人员应在结构定型工作推进的过程中，逐步考虑实际施工中所需的条件因素，尤其是材料因素，充分的市场调研，对本地材料和外地调用材料的综合性能进行充分的对比，确定施工材料采购方向，为施工单位节省成本支出。为提高装配式结构设计的科学性，设计人员应在设计前对施工环境进行全面的考察，了解施工环境的水文地质情况、周边建筑物的排布情况、地下管线的排布情况等，为设计人员明确施工中使用的技术、设备和材料提供必要的数据参考。

3.2 构件尺寸和重量因素

装配式建筑工程施工中使用的各项构件都是预先在工厂中进行加工和制作的，施工过程中在现场进行构件的安装即可[4]。为保证各构件能与建筑工程整体结构进行有效的拼装，因在对各类构件进行设计时尽量优化规格种类，丰富组合形式，提高构件尺寸的科学性，既保障构件安装施工的有效性，也能提高构件运输的便捷性，避免构件因结构过于复杂或尺寸过大增加运输难度，或在运输过程中受到损坏。工厂应检查完成加工的构件的受力特点、外形尺寸和整体重量等，保证各项参数都符合运输条件，保障各项构件能充分供应施工需求，使现场拼装工作有序开展。

3.3 施工工期因素

施工工期是衡量建筑工程领域最重要考量指标之一，缩短施工工期能有效节省工程施工成本，而装配式建筑结构的最主要优势就是施工速度快[5]。在装配式建筑结构的设计环节中也应充分利用这一优势，不断提高装配式建筑结构设计的科学性，促进装配式建筑结构设计完善性更强，使建筑单位获更高的经济效益。虽然装配式建筑工程施工工期比传统建筑工程的施工周期大幅缩短，但整体施工时间跨度较大，在施工过程中容易受到环境因素的影响，如建筑物地理位置、周边建筑物分布、公共设施的影响等，都会在一定程度上增加装配式建筑结构的设计难度和施工难度。因此，设计人员应在设计阶段中结合施工条件的实际情况，建立相应的应急预案，对施工过程中可能发生的问题进行预防性处理，确保问题发生后，现场人员能依托应急预案迅速反应，减少对建筑工程整体施工周期的影响。

3.4 建筑外墙脚手架结构稳定性因素

在装配式建筑工程的施工过程中，施工人员和部分工程管理人员要在高空环境中长时间作业，同时预制构件、施工材料和部分机械设备也需要放置在装配式建筑工程的外墙上[6]。因此，工程设计人员不仅要考虑装配式建筑结构设计的科学性，还需要充分考虑建筑外墙脚手架结构的稳定性，才能为装配式建筑工程的施工创建安全的作业环境。若未能有效深化建筑外墙脚手架结构的设计方案，一旦施工中脚手架出现塌陷、倒塌，会造成严重的安全事故，对施工人员的生命健康安全造成极大威胁。同时，脚手架结构不稳也可能使堆放在脚手架上的施工材料和设备从高处坠落，施工现场人员密集度较高，发生高空坠物会对地面工作人员、机械设备和施工材料的安全造成威胁和影响，不利于建筑单位获得良好的综合效益。

目前建筑工程施工中应用的外墙脚手架类型主要有落地架、悬挑架和附着式升降架三种类型，其中落地架主要应用在多层建筑施工中，悬挑架应用于高层建筑施工中，附着式升降架的应用灵活性较强，主要是利用升降架为附着支座提供支撑力。设计人员在进行装配式建筑结构设计过程中，应全面地考虑外墙脚手架在施工过程中需要承受的作用力、力的大小和方向等因素，提高脚手架结构的科学性和稳定性[6]。

4 结语

综上所述，与传统建筑工程结构相比，装配式建筑结构具有环保性强、施工效率高、施工成本低、施工质量好等诸多优势，但是在实际施工中也会受到各类因素的影响，使建筑工程的质量难以得到保障。设计人员在进行装配式建筑设计时，应全面地考虑工程施工中可能出现的影响因素，结合工程环境的实际情况和工程的建设要求，优化装配式建筑结构的设计方案，采取有效措施消除各项影响因素的不良影响，为装配式建筑工程的施工创造安全的施工环境，促进装配式建筑工程获得更好发展。