浅谈装配式建筑工程设计与应用

王光辉

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

1 装配式建筑工程主要特征

从长期以来装配式建筑工程项目的施工进展情况来看，主要表现出以下4 个方面特征。

（1）生产标准化特征。相较于现浇式建筑施工模式而言，采用装配式施工模式进行项目施工，能够按照项目设计要求针对建筑构件进行标准化生产，一方面便于加快生产进度，提升构件生产效率，另一方面还便于生产单位对建筑构件进行质量检测与监控，有效减少了构件生产过程当中可能出现的成本问题与质量风险，显著强化了建筑项目施工质量与整体施工水平。

（2）方案多元化特征。传统的现浇式建筑受制于设计思路以及施工流程等相关因素的影响，导致建筑内部空间利用率较为低下，设计团队很难基于用户实际需求进行差异化与个性化的建筑方案设计，建筑内部空间规划模式较为单一，影响了建筑功能目标需求的全面落实，不利于建筑用户体验的进一步优化。

（3）质量可靠性特征。在建筑工程项目的开展与推进过程当中，施工质量与施工可靠性对于保障现场安全，提升建筑工程项目建设效益具有至关重要的作用。而基于装配式建筑施工模式，能够有效规避以往建筑施工模式以及施工流程当中所面临的各项问题，通过标准化生产线针对装配式建筑构件进行生产，能够进一步提升建筑构件质量检验工作开展效果，使建筑施工过程当中的安全性与可靠性得到更加充分地强化，实现建筑工程项目建设目标。

（4）能源节约性特征。基于装配式施工模式展开项目建设，能够更加有效地减少施工过程当中可能出现的资源浪费现象，同时还能有效实现对项目现场环境的充分保护，从而能够进一步落实绿色环保的建筑项目施工目标。

2 装配式建筑工程设计要求

相较于传统的现浇式建筑施工模式而言，装配式建筑项目在构件生产、方案设计、质量管控以及资源节约等方面具备多项优势和特点，因此在组织相关力量进行设计的同时，也应当遵循以下原则与要求。

首先，应遵循通用性原则，设计团队在进行思路构建与设计方案分析之前，应针对国家有关装配式建筑的相关制度要求以及标准化文件进行深入分析与研读，在保障建筑可靠性与功能性的基础上，尽可能减少异形构件的设计与使用，加强对组合型构件的关注，使装配式建筑施工过程当中的各项环节推进更加顺利与协调[1]。

其次，还应遵循标准化原则，为适应装配式建筑构件生产施工特点，设计人员还应当具备一体化、标准化的整体思路，使建筑内部结构、围护结构、管线结构等具体内容的生产与安装过程更加便捷完善，提升建筑整体施工效率。

3 装配式建筑工程设计方法

3.1 平面设计

作为影响装配式建筑整体风格及其结构抗震强度的关键所在，加强装配式建筑工程的平面设计水平是设计团队需要解决的关键性问题。相关设计人员以及技术人员应当全面遵循《装配式混凝土结构技术规程》以及《建筑抗震设计规范》当中提出的相关要求，严格控制建筑内部的平面设计布局，从而使装配式建筑的抗震强度与抗震效果得到全面发展和提升，同时还能有效强化建筑内部空间利用的灵活性，保障施工设计方案的水平。

首先，从平面布局形态来看，设计团队应遵循简洁、匀称的原则和要求，尽可能保障建筑内部各个构件质量与刚度的分布均匀，减少不规则平面布局以及设计方案的产生，从而有效加强装配式建筑的整体稳定性，使其在地震等极端情况下的安全性依然能够得到保障。

其次，装配式建筑的平面设计工作过程当中，设计团队应当合理控制建筑平面的长宽比，从而有效强化建筑结构施工经济性，减少装配式建筑遭遇地震现象可能面临的稳定性问题与风险，同时还能进一步提升建筑空间使用效率，使其能够满足建筑用户的实际需求。具体建筑长宽比设计方案如表1 所示。

表1 装配式建筑平面尺寸设计要求

最后，在针对装配式建筑进行平面方案设计的过程当中，还应当做好对竖向构件的布置工作。作为建筑内部抗震能力及其承载能力的重要影响因素，装配式建筑当中承重墙、承重柱等构件的布置同样具有关键性作用。设计团队应确保其布局均匀合理，有效减少结构件突然变形引发的抗震能力与承载力变化等情况，进一步提升装配式建筑的安全性，保障建筑设计施工目标的全面落实。

3.2 立面设计

作为装配式建筑外观风格以及功能特性的另一项关键要素，装配式建筑的立面设计同样对保障建筑施工质量和效果具有重要价值。设计团队应当从整体结构、类别划分等角度进行深入分析和探讨，从而使立面设计能够进一步契合装配式建筑的施工特性以及施工要求，强化装配式建筑的整体施工水平。

3.3 构件设计

装配式建筑工程的设计规划与建设过程当中，构件的设计工作直接影响了建筑的性能与形态特征，相关设计团队应当积极强化对于装配式建筑构件设计的重视与关注度，严格按照装配式建筑工业化生产流程对建筑构件的设计思路以及生产特性进行分析，使装配式建筑的功能目标得到更加充分地落实，实现建筑性能、体验以及外部视觉效果的有机统一[2]。

（1）应针对装配式建筑立面方案设计工作当中涉及的标准化部件进行针对性规划。在装配式建筑项目的施工过程当中，标准化部件的运用能够充分适应建筑工程项目的功能性需求，同时还能实现对装配式建筑外部视觉效果的灵活调整，提升建筑的视觉观感与设计效果。因此，设计团队需要结合建筑周边环境、建筑用途以及建筑风格针对其标准化构件进行预处理，使其能够满足装配式建筑工程项目的建设要求。设计人员需要严格按照《装配式建筑技术标准》当中给出的公差要求对标准化构件的生产过程进行控制，具体数据如表2 所示。

表2 装配式建筑标准化构件公差要求

（2）装配式建筑立面设计工作开展过程当中，还应当关注到非标准化构件的生产与应用情况。受到建筑类型、建筑用途以及建筑周边环境状态等相关因素的影响，导致建筑方案设计工作的推进对于建筑构件形态参数提出了差异化的要求，一些建筑项目当中可能会应用到非标准化的构件进行安装与建设，因此设计团队应当强化对于非标准化构件的关注度，针对其生产精度与装配精度等关键指标进行监控，从而加强建筑立面整体施工质量。

3.4 部品设计

装配式建筑当中的部品涉及外挂墙板、保温墙、预制板、叠合梁、预制楼梯以及叠合楼板等多项内容，是装配式建筑现场安装，适应装配式建筑施工特性与施工流程的一系列功能性建筑产品，具有标准化、系列化、通用化、规模化等特性，因此相关设计团队与技术人员也应当关注到装配式建筑项目当中部品设计工作的相关内容。

在装配式建筑结构部品的设计工作开展过程当中，应当遵循高强度、高施工效率、高生产便捷性的原则与特性，采用混凝土与钢材等标准化材料作为主要设计基础，并尽可能发挥出上述材料在使用性能、施工周期管理以及部品生产等层面的优势，实现装配式建筑的设计目标与设计要求[3]。

此外，从附属系统如围护系统以及机电管线系统的设计工作来看，同样也应当严格遵循装配式建筑的施工流程要求以及施工目标要求，更加合理地针对建筑内部空间进行规划与利用，实现机电设备布置的标准化、集成化，同时，在部品方案的设计工作当中，还应当合理选用建筑内部工程的施工作业方式，使装配式建筑的施工成本以及施工水平得到全面飞跃，减少建筑施工资源的浪费，显著提升施工效率。

4 装配式建筑工程设计应用案例分析

为使装配式建筑工程设计模式以及设计思路得到高质量应用与落实，本文以某住宅房屋施工项目为例进行分析和研究。案例项目建筑面积为9500m2，共有13 层，结合建筑周边环境特性以及建筑实际用途采用了剪力墙结构作为工程项目的主要结构形态。

4.1 建筑形式

在针对装配式建筑工程的整体设计方案进行规划与分析之前，首先需要针对工程项目的建筑形式进行研究。为了在现场施工项目当中进一步突出装配式建筑施工模式在施工成本、施工周期以及环境保护等层面的优势和特性，案例工程当中采用了叠合板剪力墙结构作为主要建筑形式，从而减少了建筑施工过程当中对于周边环境空间的依赖，显著强化了建筑施工的灵活度，使建筑内部空间利用率得到了全面提升，与此同时，剪力墙系统的运用还能够使建筑构件在施工现场的装配过程更加高效，解决了传统现浇式建筑施工过程当中常见的各项成本问题与质量问题，从而有效满足了建筑的性能需求、体验需求及其发展性需求[4]。

4.2 户型组合

在住宅建筑的设计与施工过程当中，建筑内部的户型组合对业主的使用体验具有至关重要的影响，因此设计团队应当深入考量房地产市场对于户型组合提出的要求，与时俱进针对装配式建筑内部的户型组合进行更加灵活地设计与调整，使其能够更好地为使用者提供服务。在本文所述案例工程当中，借助装配式建筑工程项目的特性主要采用了两项主要的户型组合设计方案。

（1）单元定型组合方案。这一方案模式适应大多数群体对于建筑内部空间的需求，设计团队将固定结构的单元空间进行拆分与重整，使独立的建筑空间实现了全面整合，并能够按照业主的实际需求针对空间内部使用情况进行调整，有效提升建筑内部空间利用率，同时还能进一步拓展业主或建筑用户的活动范围。

（2）以户为单位的空间分割方案。在以往的现浇混凝土建筑工程的开展过程当中，设计团队能够为业主提供的户型方案往往较为有限，相关户型的设计工作往往不够灵活，导致建筑内部空间利用率较为低下，影响了建筑用户的活动空间。因此在案例工程装配式建筑的设计与施工过程当中，设计团队采取了更加灵活的空间分割方案，以建筑当中各户作为分割单元，将常规的空间用途进行迭代与更新，一方面拓展了建筑内部空间，实现了空间分割的灵活推进，另一方面还能减少传统现浇式建筑固定空间导致的振动和噪声，强化了建筑空间利用过程当中的舒适性与稳定性。

4.3 建筑立面

在装配式建筑的施工过程当中，建筑立面的设计影响着建筑的外部视觉效果及其功能发挥，因此设计团队应当积极加强对于建筑立面的重视与关注程度，使其能够适应装配式建筑的特性，保障装配式建筑施工质量与施工水平。案例工程当中，设计团队采用了隔断针对不同层次的建筑立面进行了分割，同时将相关分割方案落实到了建筑平面设计图当中，由技术团队针对不同的设计方案进行了全面评估与研究，使建筑立面设计方案的可行性得到了充分保障。案例工程当中将外立面与外露预制件看做一个整体，进而针对上述构件在建筑立面当中的表现情况进行了细致深入地调节，使装配式建筑的施工水平与施工质量能够达到相应的规范与标准。

4.4 附属结构

装配式建筑施工项目当中，附属结构的设计对于建筑功能情况及其强度状态具有重要影响。因此设计团队还应关注到建筑附属结构的基本状态，并结合实际针对上述设计方案进行迭代与优化，使其能够在功能需求与性能表现等角度达成一定的平衡[5]。设计人员应当结合装配式建筑特性推出标准化的附属结构件生产图纸，并严格按照图纸当中相关内容和数据组织进行优化工作，使装配式建筑当中的附属结构质量得到全面优化，同时还能有效控制装配式建筑的施工成本，提升其设计水平。

5 结语

综上所述，相较于传统的现浇式建筑而言，装配式建筑在施工效率、施工成本、资源开发以及环境保护等层面发挥着重要作用。相关设计团队应当认真考虑到建筑市场变化情况以及装配式建筑用户的需求变化情况，使装配式建筑当中各项设计环节得到全面优化，满足建筑使用者的功能需要。