李炳焱

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030012）

0 引言

建筑工程是改善國(guó)民生活質(zhì)量、促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)保障，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)建筑工程的建造要求也不斷提升，各項(xiàng)新型的建造工藝被不斷應(yīng)用到工程施工中。同時(shí)，人們的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，對(duì)建筑工程的環(huán)保效益關(guān)注度越來(lái)越高，提高建筑工程的環(huán)保性是建筑行業(yè)重要的發(fā)展方向。裝配式建筑工程施工中的主要構(gòu)件都是在工廠中預(yù)先制作，環(huán)保材料的應(yīng)用比重較大，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的污染性更小，在當(dāng)前建筑行業(yè)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中全面考慮各項(xiàng)施工因素，有助于提高裝配式建筑工程的整體質(zhì)量。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)作為一種新型的建造工藝，在建筑工程中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。與傳統(tǒng)建筑工程類型相比，裝配式建筑工程具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

（1）綠色環(huán)保。裝配式建筑工程施工中可選用的建筑材料多樣性更強(qiáng)，綠色環(huán)保材料占比更大，有效改善了傳統(tǒng)建筑工程施工中建材種類單一、環(huán)保性差的問(wèn)題，具有更好的環(huán)保優(yōu)勢(shì)[1]，如圖1所示。

圖1 綠色環(huán)保材料加氣磚

（2）便捷性優(yōu)勢(shì)。裝配式建筑工程施工中使用的各項(xiàng)構(gòu)件提前在工程中完成預(yù)制，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后吊裝拼接即可，大幅提高了建筑工程的施工效率，便捷性更強(qiáng)。且采用此種施工方式在現(xiàn)場(chǎng)中產(chǎn)生的建筑垃圾和污染物數(shù)量也會(huì)相對(duì)減少，有利于環(huán)境保護(hù)。

（3）管控效率高。預(yù)先在工廠中進(jìn)行相關(guān)構(gòu)件的預(yù)制，方便施工單位更好的控制建筑材料的成本支出，提高相關(guān)構(gòu)件的制作質(zhì)量，在實(shí)際施工中適當(dāng)減少施工人員的數(shù)量，節(jié)省施工成本，使施工單位獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）施工質(zhì)量更好。傳統(tǒng)建筑工程施工由施工人員進(jìn)行復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，對(duì)施工人員的專業(yè)能力具有較高要求，但也可能存在施工質(zhì)量不合格的情況。裝配式建筑在施工中直接進(jìn)行構(gòu)件的拼裝，施工具有工程化、流水化特點(diǎn)，能有效提高工程的施工質(zhì)量。

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本程序

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含三個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）方案設(shè)計(jì)，該環(huán)節(jié)要確定建筑工程的整體方案，具體內(nèi)容包括建筑的戶型和標(biāo)準(zhǔn)層、規(guī)劃PC布置方案、構(gòu)件拆分原則等[2]。

（2）初步設(shè)計(jì)，該階段中明確建筑施工中各項(xiàng)預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格、尺寸、類型等相關(guān)參數(shù)。

（3）建筑工程施工圖設(shè)計(jì)，在該環(huán)節(jié)中深化PC構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證建筑工程設(shè)計(jì)圖紙的科學(xué)性和可行性。

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的因素

3.1 施工條件因素

建筑工程在施工中會(huì)受到多種可變條件的影響，施工條件因素可細(xì)分為技術(shù)條件因素、設(shè)備條件因素、施工材料條件因素幾種[3]。在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面地考慮各項(xiàng)施工條件因素對(duì)施工環(huán)節(jié)可能造成的影響，并通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案消除施工條件因素帶來(lái)的不利影響。首先，對(duì)技術(shù)條件因素來(lái)說(shuō)，由于裝配式建筑結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)具有較大區(qū)別，傳統(tǒng)建造工藝已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)裝配式建筑工程的施工要求，因此，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證施工技術(shù)、施工方案和建筑工程的建造需求相匹配。其次，對(duì)設(shè)備條件因素來(lái)說(shuō)，裝配式建筑工程施工中需要使用的機(jī)械設(shè)備種類更加復(fù)雜，雖然各項(xiàng)新型施工設(shè)備的應(yīng)用有效提高了建筑工程的施工效率，但新型設(shè)備的應(yīng)用也對(duì)設(shè)備操作人員的操作水平提出了更高要求。最后，裝配式構(gòu)件生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力、建材資源分布情況、材料供應(yīng)類別等因素會(huì)直接影響裝配式建筑工程的施工質(zhì)量和施工效率。在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始階段，相關(guān)人員應(yīng)全面地考慮各項(xiàng)施工條件因素，結(jié)合建筑工程的施工計(jì)劃和施工要求對(duì)各項(xiàng)條件因素進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初始階段的任務(wù)是建筑結(jié)構(gòu)定型，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在結(jié)構(gòu)定型工作推進(jìn)的過(guò)程中，逐步考慮實(shí)際施工中所需的條件因素，尤其是材料因素，充分的市場(chǎng)調(diào)研，對(duì)本地材料和外地調(diào)用材料的綜合性能進(jìn)行充分的對(duì)比，確定施工材料采購(gòu)方向，為施工單位節(jié)省成本支出。為提高裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)前對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行全面的考察，了解施工環(huán)境的水文地質(zhì)情況、周邊建筑物的排布情況、地下管線的排布情況等，為設(shè)計(jì)人員明確施工中使用的技術(shù)、設(shè)備和材料提供必要的數(shù)據(jù)參考。

3.2 構(gòu)件尺寸和重量因素

裝配式建筑工程施工中使用的各項(xiàng)構(gòu)件都是預(yù)先在工廠中進(jìn)行加工和制作的，施工過(guò)程中在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行構(gòu)件的安裝即可[4]。為保證各構(gòu)件能與建筑工程整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的拼裝，因在對(duì)各類構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)盡量?jī)?yōu)化規(guī)格種類，豐富組合形式，提高構(gòu)件尺寸的科學(xué)性，既保障構(gòu)件安裝施工的有效性，也能提高構(gòu)件運(yùn)輸?shù)谋憬菪?，避免?gòu)件因結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜或尺寸過(guò)大增加運(yùn)輸難度，或在運(yùn)輸過(guò)程中受到損壞。工廠應(yīng)檢查完成加工的構(gòu)件的受力特點(diǎn)、外形尺寸和整體重量等，保證各項(xiàng)參數(shù)都符合運(yùn)輸條件，保障各項(xiàng)構(gòu)件能充分供應(yīng)施工需求，使現(xiàn)場(chǎng)拼裝工作有序開展。

3.3 施工工期因素

施工工期是衡量建筑工程領(lǐng)域最重要考量指標(biāo)之一，縮短施工工期能有效節(jié)省工程施工成本，而裝配式建筑結(jié)構(gòu)的最主要優(yōu)勢(shì)就是施工速度快[5]。在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中也應(yīng)充分利用這一優(yōu)勢(shì)，不斷提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，促進(jìn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完善性更強(qiáng)，使建筑單位獲更高的經(jīng)濟(jì)效益。雖然裝配式建筑工程施工工期比傳統(tǒng)建筑工程的施工周期大幅縮短，但整體施工時(shí)間跨度較大，在施工過(guò)程中容易受到環(huán)境因素的影響，如建筑物地理位置、周邊建筑物分布、公共設(shè)施的影響等，都會(huì)在一定程度上增加裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度和施工難度。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)階段中結(jié)合施工條件的實(shí)際情況，建立相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，對(duì)施工過(guò)程中可能發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防性處理，確保問(wèn)題發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)人員能依托應(yīng)急預(yù)案迅速反應(yīng)，減少對(duì)建筑工程整體施工周期的影響。

3.4 建筑外墻腳手架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素

在裝配式建筑工程的施工過(guò)程中，施工人員和部分工程管理人員要在高空環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，同時(shí)預(yù)制構(gòu)件、施工材料和部分機(jī)械設(shè)備也需要放置在裝配式建筑工程的外墻上[6]。因此，工程設(shè)計(jì)人員不僅要考慮裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，還需要充分考慮建筑外墻腳手架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，才能為裝配式建筑工程的施工創(chuàng)建安全的作業(yè)環(huán)境。若未能有效深化建筑外墻腳手架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，一旦施工中腳手架出現(xiàn)塌陷、倒塌，會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故，對(duì)施工人員的生命健康安全造成極大威脅。同時(shí)，腳手架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)也可能使堆放在腳手架上的施工材料和設(shè)備從高處墜落，施工現(xiàn)場(chǎng)人員密集度較高，發(fā)生高空墜物會(huì)對(duì)地面工作人員、機(jī)械設(shè)備和施工材料的安全造成威脅和影響，不利于建筑單位獲得良好的綜合效益。

目前建筑工程施工中應(yīng)用的外墻腳手架類型主要有落地架、懸挑架和附著式升降架三種類型，其中落地架主要應(yīng)用在多層建筑施工中，懸挑架應(yīng)用于高層建筑施工中，附著式升降架的應(yīng)用靈活性較強(qiáng)，主要是利用升降架為附著支座提供支撐力。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)全面地考慮外墻腳手架在施工過(guò)程中需要承受的作用力、力的大小和方向等因素，提高腳手架結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和穩(wěn)定性[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，與傳統(tǒng)建筑工程結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑結(jié)構(gòu)具有環(huán)保性強(qiáng)、施工效率高、施工成本低、施工質(zhì)量好等諸多優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際施工中也會(huì)受到各類因素的影響，使建筑工程的質(zhì)量難以得到保障。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面地考慮工程施工中可能出現(xiàn)的影響因素，結(jié)合工程環(huán)境的實(shí)際情況和工程的建設(shè)要求，優(yōu)化裝配式建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，采取有效措施消除各項(xiàng)影響因素的不良影響，為裝配式建筑工程的施工創(chuàng)造安全的施工環(huán)境，促進(jìn)裝配式建筑工程獲得更好發(fā)展。