装配式建筑设计要点探讨

2022-03-23龚海丽

建材与装饰 2022年7期

关键词：预制构件吊装装配式

龚海丽

（广西南都建筑设计有限公司第十分公司，广西南宁 530000）

0 引言

在国内的建筑行业中，预制装配式建筑是未来建筑行业的发展趋势，设计工作是预制装配式建筑的基础与前提，会直接影响预制装配式建筑物的安全与质量，因此，提升装配式建筑物的研究力度与水平，能提高我国建筑行业的品质。

1 预制装配式建筑设计特点分析

预制装配式建筑设计的特点具体为：首先是流程相对精细，在对预制装配式建筑体系进行设计的过程中，施工流程更为精细和全面，这使得建筑设计工作逐渐朝着精细化这一方向发展；其次是成本相对精细，在对预制装配式建筑物进行设计的过程中，需要将设计的成果视为生产的主要依据，通常情况下，预制构件的拆分方案存在一定的差异，所以，科学合理的建筑设计方案能够对成本进行精细化的控制；同时，需要进行一体化配合工作，预制装配式建筑设计工作需要对设计成果予以优化处理，这项工作的进行需要建立在不同专业与厂家配合的基础上，从而实现一体化管理的效果。此外，需要进行模块化的设计工作，需要对不同的建筑元素进行统一，对建筑参数予以控制，使得建筑模块能够建立起合作的关系，使得建筑设计工作的标准化水平提升。在新的时代背景下，需要积极运用信息技术，在预制装配式建筑（图1）当中，需要积极使用BIM技术，使得建筑物的功能与结构能够以模型的形式呈现，从而对建筑活动进行全周期管理[1]。

图1 装配式建筑

2 预制装配式建筑技术难点

预制装配式建筑设计理论与传统的设计是一致的，其中的差异为：剪力墙、楼板等属于一个整体，在装配式建筑当中，受到运输与吊装等因素的限制，需要将整体进行拆分，使其成为便于进行运输以及吊装的小型构件，同时在施工的现场成为整体构件，对设计的受力要求予以满足，这对预制装配式建筑而言是非常关键的步骤，也是设计工作的重点。

就目前的工程实践状况而言，预制装配式建筑设计工作进行过程中依然存在诸多的难点，具体如下。

首先，平面不规则以及构件数量的限制之间存在一定的矛盾，对预制建筑形成了一定的影响。建筑平面是结合地形、功能等要求进行明确的，平面的形状存在一定的差异性，若是结合具体的平面形状对相应的生产模具进行制定，就会产生比较多的费用，这在一定程度上会限制预制装配式建筑的发展，对此，需要结合不同建筑的特征，对于不规则部分，可以在现场进行混凝土施工作业，也可以运用钢结构这一形式开展施工作业。其次，对关键节点进行防水处理，在装配式建筑物当中，接缝与节点的位置是建筑的薄弱环节，若是处理的效果不佳，就会使得建筑物结构安全受到一定的负面影响，通常情况下，会借助焊接的形式对拆分的构件进行连接，再进行浇筑以及振捣处理。大量工程实践结果显示，这样的设计工作往往会导致构件组装质量呈现出离散性的特征，适当加大拆分构件的预留连接钢筋。同时，需要预防构件在运输以及吊装过程中可能出现的开裂问题，在对构件进行设计的过程中，需要结合吊装与运输的要求，对整个过程中的受力状况予以模拟，若是实际受力状况与模拟相似，那么在运输与吊装的过程中就不会出现构件破损的问题，因为吊装与运输工作存在比较多的不确定因素，为了预防构件在吊装与运输过程中出现开裂的问题，通常是加大处理被拆分的构件中的构造钢筋。需要注意的是，对抗震性要求比较高的构件，可采用现浇混凝土施工方案，这样相对可靠和稳妥[2]。

3 预制装配式建筑设计实践分析

在对预制装配式建筑进行设计的过程中，工作的要点涵盖立面设计、吊装设计、平面设计、预制构件设计等内容，明确设计要点，提升装配式建筑的设计品质。

3.1 立面的设计

在装配式建筑设计当中，外墙结构是由不同的预制构件构成的。在进行立面设计工作时，不仅需要保障预制装配式建筑结构特点突出，也需要避免结构单一化所产生的视觉疲劳问题。因此，在进行设计工作时，需要保证工作的标准与模块化，使得立面（图2）与不同构件间的连接效果得以彰显，设计工作合理性得以全面提高。

图2 立面的设计

为了展现多元化设计效果，主要是运用3 种方式。①组合呈现出多元化的特征，在进行立面设计工作时，借助不同模块的排列与组合使得建筑形体以及空间呈现出一定的变化，彰显其独特性。②层次的变化，在进行设计工作时，需要在保障不同结构尺寸的基础上进行标准化调整工作，从而满足生产需求。③在进行立面设计工作时，可以运用对构件表面颜色、纹理与组装的顺序等进行改变的形式来表现立面多元化特征，在选择材料的过程中也需要对整体效果的凸显进行考量。对于预制的阳台、空调板等，可以借助调整进深、面宽等参数来实现设计的多样化特征。对于其中非结构性的预制构件，设计形式相对多样，可以结合实际需求展开有效组合与调配工作，从而对多样化立面设计需求予以满足。

3.2 施工的吊装设计

在对预制装配式建筑进行规划与设计的过程中，需要对采光、通风、距离等不同的因素予以考量，从而保障建筑物的合理与安全性，使得不同环节能够有效衔接。通常情况下，可以借助套型模块组合的形式对预制装配式建筑的空间进行设计。在开展吊装工作前，需要将构件运输到吊装区域。此外，为了使得吊装工作能够顺利进行，相关的工作人员需要根据平面设计状况合理规划相应的运输通道，避免出现品质的问题。在此基础上，还需要合理选择塔吊位置与吨位，从而提升构件整体的利用率，避免出现安全事故。

3.3 平面设计的要点

在预制装配式建筑设计时，需要遵守协调性的基础原则，合理地调整模块，从根本上提高设计工作的合理程度，彰显预制构件的典型特点，提高工程的建设质量，控制成本的损耗。在前期进行建筑物的设计工作时，施工人员所需站在合理的角度上就功能性建筑予以规划，使得模块类型以及组合形式得以明确。在设计模块的过程中，需要根据工程的特点设计标准化的模块。同时结合定位的要求对套型模块进行制作，从而使得工业化的生产要求被满足。之后，对套型模块予以合并，使其成为需要的单元模块，对建筑物进行构造。在进行平面布局的过程中，需要运用大空间布局的形式，从而使得承重墙与管井的位置具备合理化更强的特征，使得空间呈现出更强的灵活多变性。在进行功能划分时，需要根据实际需求来开展合理有效的功能设计工作，使布局工作合理化程度更强，这样的布局形式使空间内所设置的承重墙数量得以控制，从而使得内墙隔板能够随时拆卸。

3.4 预制构件的设计要点

预制装配式的建筑中所设计的构件种类与规格相对比较多，为了能够提升预制装配式建筑物结构安装工作的合理程度。在设计构件的过程中，需要结合标准与模块的具体设计要求对构件种类和规格进行合理化的控制，使构件安装带来的麻烦得到有效控制，对安装的流程进行简化。此外，需要有效控制成本的消耗，对工程安装品质进行提升。对于复杂程度比较高的建筑结构，需要进行混凝土的浇筑处理工作，使结构稳定程度得以强化。在制作构件的过程中，需要严格把控构件数量与尺寸等，从而使结构重量得以降低，对运输与吊装设备进行合理地规划，避免出现破损等问题。在制作预制构件的过程中，工作人员最关注的问题是构件性能。预制构件需要表现出强耐久、耐火性，对后期安装工作的便利与可行性予以考量。若是在进行施工作业时发现了构件的尺寸较大，工作人员便需要有效控制吊装预埋点的数量，使安装品质得以有效保障[3]。非承重内墙具有安装便捷、易于拆卸、隔音效果优良的墙板，需要对墙板与主体结构间衔接的紧密程度进行提升，使结构整体的抗震等级得以明确。

在选择隔板的过程中，需要保证结构的灵活程度，使空间结构能够得以有效调整，这样能够满足人们自身的生活需求。厨卫区域内的墙体材料需要具备优良的防水与防潮性能，便于进行清理，在进行安装工作时，需要对构件的连接牢固程度进行检查，从而保证系统稳固效果。除此之外，需要根据楼板性能来对叠合与现浇的楼板性能予以合理设计，使不同墙体的连接紧密程度得以提升，避免产生过多的缝隙。此外，在对叠合楼板进行设计的过程中，需要对管线排列、吊顶等内容予以充分考量，结合相关的要求对孔洞进行预留，使安装效果得以改善。通常情况下，空调机需要安装在阳台结构之外，对两者予以统一设置，同时保障孔洞、地漏等不同位置设立的合理性。楼梯扶手以及防滑的构件需要在工厂当中直接进行生产，同时保证能够一次成型。

3.5 构造节点设计

构造节点设计工作的合理性与否直接关系到装配式建筑结构的品质水平。针对防水的性能相对薄弱的区域，例如在对墙板的接缝、门窗的洞口等进行设计时，需要综合考量其耐久与装饰性能，从而保障材料选择与节点设置的合理有效性。此外，在对接缝进行操作的过程中，需要结合施工区域的天气状况进行综合性的分析工作，使节点设计工作的有效程度得以有效提高，实现节能与防水的目标。在预制的外墙板垂直缝设计的过程中，需要完善相应的防水举措，尽可能使用防水性能水平比较高的材料。通常情况下，是运用预留钢筋焊接与混凝土现场浇筑的形式来使墙体垂直缝防水效果得以强化的。在外墙的连接点位置处，使用的密封胶需要具备防水、抗变形等特征。在门窗构件进行安装的过程中，需要提升外墙与门窗之间连接的安全性与密封性。同时，在对剪力墙架构予以设计的过程中，需要运用合适的保温材料，使外墙保温效果得以提升，避免出现室内能源流失的问题，对建筑的节能效果予以改善和提升[4]。

3.6 管线设计要点

在预制装配式建筑的管线设计工作中，由于管线系统的设计工作相对比较复杂，必须要和其他的相关单位以及工作人员之间进行有效的信息沟通和配合。在项目的设计阶段，需要结合建筑体的管线系统设计位置、管线走向规划以及预留管线的排布形式等相关条件来加以开展。比如，电气工程当中的系统接地、电线电缆的辐射形式以及排水管道系统的具体排列形式等都需要进行严格的控制。在管线的预留设计工作中，需要对各类管线的分布区域以及管线的施工位置加以确认，设计管线的预留施工方案需要依照装配式建筑结构的相关工作要求，保证管线设计位置的科学性与合理性，防止管线线路设计不合理，对其他的建筑功能产生不良的影响。在实际的工作过程中，相关设计工作人员可以通过BIM 技术的合理应用，有效分析进驻管线的具体分布是否存在碰撞点或者是交叉点，避免不同管道线路之间存在交叉冲突，影响到其他管道线路的正常工作。