装配式建筑对现代建筑设计的影响研究

2022-03-31刘嫣然

科技创新导报 2022年21期

刘嫣然

（北京天正中广置业有限公司北京 100029）

1 装配式建筑概述

装配式建筑就是打破传统建筑方式的模式，将建筑的各部分进行预制件的组合及装配。预制件就是在工厂进行预先加工出来的建筑结构［1］。在工程的实际建设中，将预制件运输到施工现场，然后借助各类的技术手段及连接方法，将预制件现场进行组装，从而实现对建筑的建设。建筑行业正在实现现代化的发展和改革。很多的先进技术开始被运用到实际的建筑建设中，持续化发展与绿色环保，实际目前建筑行业发展重要趋势，因此很多节能环保的理念被运用到建筑设计中。国内的建筑行业正处在非常关键的转型时期，一些建筑项目的施工设计也是逐渐趋于合理化及科学化。与传统建筑截然不同，装配式建筑具备非常多的现代化特点及优势，首先是在现场进行组装，施工操作进行了简化，作业强度也得到了很大程度上的减轻。这样就可以减少建筑现场的垃圾产生，并避免在建筑施工中出现各类的污染及浪费资源的情况，让建筑的成本得到很大程度上的减轻，也便于进行工程的维护［1］。

2 装配式建筑的主要特点

2.1 成本比较低

传统建筑的设计及施工首先要完成设计，然后根据设计图将各部分建造出来，一切的建造过程都需要在建筑现场完成，施工现场需要非常多的人力、物力才能满足要求，这也会带来非常多的资金投入。因此，传统建筑的建设其实是非常消耗成本的，在建筑中企业需要做到对资金的最大化利用，才能对工程的成本进行管控。然而装配式建筑是既然不同的，装配式建筑所用到的各部分建筑结构模块，都是经过工厂提前加工的，预制件都是进行统一设计及加工，所以在工程建设中，企业的投入成本会得到很大程度上的降低。建筑过程的安全性及建筑本身的稳定性，也会得到保障［2］。

2.2 更加环保

建筑工程需要大量的材料和资源，这是不可避免的情况。国内的建筑行业发展是十分迅速的，但其中的代价就是对各类的施工材料及能源大量消耗，并不符合环保理念。建筑行业内的材料及资源消耗，会对工程的效益造成诸多的影响，只是在传统的项目模式中，这些问题都是不可避免的，其中建筑材料占据着建筑项目成本的大部分。装配式建筑则是改变了这种情况，在装配式建筑的实际建设中，要预先考虑效益问题，装配式建筑还要符合节能减排的要求。例如，在装配式建筑中，混凝土模块是在提前在工厂进行预制的，因此可以避免在施工现场，造成对混凝土资源的浪费，节省了混凝土资源的用量。而这种施工方式对环保也是非常有利的，不会在施工现场造成非常严重的污染，减少了垃圾的生成，从而提升了装配式建筑施工的环保性［3］。

2.3 高效率

以往在建筑工程的实际建设中，施工是非常消耗时间的，即便施工程序完成，也需要花费两个月的时间来对建筑进行最后装饰的过程。装配式建筑则是改善了这方面的情况，在装配式建筑中，各类的先进技术提供保障，装配式建筑的墙面安装及封顶这些步骤，都采用了现场组装的方式，让装配式建筑的工期得到了缩短，提升了工程建设的整体质量及效率［4］。

2.4 材料的稳定性强

在装配式建筑的现场施工中，主要的步骤都是通过大型机械来完成的，其中需要的装配技术及吊装技术等，都是非常先进的理念，对预制件进行现场安装，而预制件的生产是在工厂提前完成，采用标准化生产，产品质量有足够的保障，这样也让建筑的性能有了基本的保证，装配式建筑所用到的材料更加稳定，也可以满足人们对现代化建筑的实际要求。另外，在装配式建筑预制件的生产过程中，可以在一些预制件中加入适当的隔音材料及保温材料等，让建筑构件具备更多的性能，这也是装配式建筑的优势［5］。

3 装配式建筑的设计原则

装配式建筑一般情况下采用的是轻钢结构、木结构、钢筋砼和轻钢结合的结构等不同的设计方案。国内的装配式建筑与西方国家还是不同的，国内的装配式建筑运用混凝土结构的经验还不是十分充足，因此还是要从工程建设中不断总结经验，发现装配式建筑中的各类问题，也可以参考其他国家在装配式建筑方面的经验教训，提升装配式建筑的整体设计及建设水平。采用装配式的设计方案，有利于减少工程建设的工期，降低工程材料的消耗，进而减少工程的成本，不过因为装配式建筑的特殊形式，需要考虑到运输管理与现场管理等方面的变化。在建筑设计中，设计人员需要结合装配式建筑的情况，与施工单位及建设单位保持良好的沟通，对建筑设计的流程进行合理优化［6］。

3.1 精细化设计

在建筑设计的实际开展中，精细化设计及全面化设计，是非常重要的设计原则，设计人员需要结合装配式建筑的设计图纸及技术工艺，展开对装配式建筑的精细化设计，从而满足实际的设计需求。

3.2 模数化设计

运用这一原则时，设计人员需要注重装配式建筑的各部分构件、部位及整体建筑之间的协调性，要结合国家关于建筑施工及装配式建筑的相关规定，遵循建筑施工的各方面要求。对模块组合进行不断优化，从而提升装配式建筑的整体建设效率［7］。

3.3 一体化设计

一体化设计也是装配式建筑的重要设计原则，设计人员需要与装配式建筑的各个部门及供应商加强协调沟通，对装配式建筑的施工流程、各部分预制构件、建筑装饰装修及管线敷设等方面，展开一体化设计，让装配式建筑整体保持良好的协调性。

3.4 成本化设计

成本化设计就是在装配式建筑的实际设计中，设计人员需要对预制件的设计进行优化，在最大限度上降低装配式建筑的项目成本，在符合相关要求的情况下，为项目提升各方面的效益。

3.5 信息化设计

在装配式建筑的实际设计中，设计人员需要结合项目的特点，对信息技术展开合理应用，如其中涉及的物理科学及数学科学等方面的知识，对装配式建筑的设计方案展开合理制定，并选择合适的技术和工艺，保证整体的施工方案是科学合理的。

4 装配式建筑设计的应用

某建筑工程包括10栋高层建筑，其中建筑的主体结构是剪力墙，项目团队进行了探讨，决定采用装配式建筑的形式开展施工。在工程建设中，模板采用预知叠合楼板，建筑剪力墙才是采用装配式剪力墙，在现场进行吊装。

4.1 平面设计策略

在装配式建筑的实际设计中，平面设计的要点，其实就是对模数的合理协调。在建筑平面设计的实际开展中，设计人员需要对各个模块的尺寸及种类数据进行充分了解，然后对数据进行优化。建筑内的一些装饰品，也要与预制件通用化及标准化，便于施工的顺利开展与减少建筑的成本。另外，还需结合项目的实际需求，对住宅建筑的配套技术进行充分强化，在尽量降低工程成本的情况下，提高装配式建筑的建设效率与质量。

4.2 立面设计策略

装配式建筑的理念设计，对套型组合采取标准化设计，同时采用模块化以及系列化的设计理念。在装配式建筑的实际设计中，预制外墙板方面，设计人员用不同类型的外墙装饰面材料，在纹理和色彩方面进行了精心设计。另外，装配式建筑具备空间灵活性，很多空间其实是可变的，因此设计人员可以通过对墙体组件的灵活搭配，基于项目的设计需求，对建筑的立面进行合理设计，体现出良好的立面效果。

4.3 建筑构件的设计策略

在装配式建筑中，预制构件是非常重要的部分，也是装配式建筑的独特之处。预制构件也是非常重要的设计内容，需要遵循的主要设计原则，就是标准化。在装配式建筑的实际设计中，设计人员需要尽量让建筑构件提升标准化水平，减少其中的类型，从而让建筑的成本可以得到最大限度上的减少。在现代化建筑中，建筑构件要具备足够的耐久性及耐火性，因此在建筑构件的设计中，要对材料的性能有足够的考虑。另外具体设计中，要对成本保护的问题进行充分考虑，建筑构件生产及使用的便利性也是需要考虑的设计内容（如图1）。叠合楼板作为建筑楼盖，而一些平面相对复杂一些的楼层，或者是一些开间较大的楼层，可以结合现浇楼盖的应用，满足实际的需求，楼板和墙体之间要保证结构足够完整。阳台地漏、立管孔这些细节部分的设计，要保证各部分的定位精准，预制楼梯需要注意设计好手扶位置等。

图1 建筑构件的设计

4.4 协同作业的设计策略

装配式建筑要注意达到相关的抗震要求，结合建筑规模及建设的实际需要，采取抗震设计。预制件设计中，需要设计人员尽量按照多类型组合及施工便捷的需求。另外，装配式建筑的承重墙、墙柱等垂直构件，一定要确保垂直度。在装配式建筑中，要注意公共区域内管井的位置及大小，考虑到建筑的实际需求，以及日后建筑的维修便捷性。

4.5 吊装设备方面的设计

装配式建筑的实际建设中，吊装设备起到非常关键的作用。在规划设计阶段，要保证装配式建筑的间距、采光等方面条件满足业主的要求，另外要考虑到装配式建筑的经济性及安全性问题，对现场施工的步骤进行适当的设计，各部分的施工要做到有序衔接，尽量提升装配式建筑的建设效率。而吊装设备则是影响施工效率的重要因素。设计人员需要注意建筑构件运输通道的通畅性及合理性，对预制件进行堆放也需要符合相关要求。另外，现场吊装设备的位置，需要按照现场方案来进行确定，保证可以将预制构件准确地运输到安装位置，让施工过程井然有序。

4.6 构造节点的设计

在装配式建筑中，构造节点是非常重要的方面。例如，外墙板接缝、建筑门窗的洞口，这些都是非常重要的细节。因此，装配式建筑的构造节点及材料的选择，需要考虑到材料的性能及装饰情况，以及是否能满足建筑的长期使用要求。在装配式建筑中，所有的接缝都要考虑到现场的情况及气候条件，尤其是节能及防水两个方面，是需要重点设计的内容。另外，要注意一些建筑构件的接缝宽度，需要考虑到风力及热胀冷缩这些方面，墙面板可以用密封胶来处理节点，但是要保证和混凝土结构之间避免不相容性的问题（见图2）。