徐維新 新時(shí)尚建設(shè)有限公司董事長(zhǎng)

當(dāng)前，建筑工程所涉及的項(xiàng)目不斷增多，存在的各類問(wèn)題也逐漸凸顯，如能源消耗超標(biāo)、各種材料的浪費(fèi)、對(duì)環(huán)境造成污染等，間接證明了傳統(tǒng)的建筑施工工藝已經(jīng)與建筑行業(yè)不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求脫節(jié)。因此，需要尋求能源消耗更低、施工效率更高、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染且與現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展需求相匹配的技術(shù)手段，以提升建筑工程的質(zhì)量和效率。裝配式建筑就是在這一背景下的重要產(chǎn)物，具有廣闊的發(fā)展前景。為了有效提升建筑施工的質(zhì)量，對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)及其應(yīng)用進(jìn)行全面分析具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 裝配式建筑的主要特點(diǎn)

裝配式建筑也可以稱作建筑工業(yè)化，是由工廠進(jìn)行集成式建筑的制造與生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。工廠制造的構(gòu)件主要有梁、板、柱、剪力墻以及樓梯等，該建筑模式與當(dāng)前建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)相符合，為人們呈現(xiàn)出了建筑施工行業(yè)的全新圖景。建筑也可以像商品生產(chǎn)模式一樣，進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的生產(chǎn)，然后通過(guò)運(yùn)輸?shù)竭_(dá)工地后就像進(jìn)行積木的搭建一樣開(kāi)展拼裝。裝配式建筑的特點(diǎn)主要由以下3 個(gè)方面。

1.1 功能多樣化

裝配式建筑在進(jìn)行外墻的設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)使其具有保溫屬性，具備冬天暖夏天涼的功能，還可以有效降低空調(diào)的使用頻率，避免對(duì)空氣造成污染，具有節(jié)能減排的效果[1]。同時(shí)，裝配式建筑的門(mén)窗以及墻體都具有很好的封閉性能，可以有效隔絕外部的聲音。此外，裝配式建筑還具有很好的防火抗震功能。

1.2 施工裝配化

裝配式建筑所需要的構(gòu)件都通過(guò)工廠進(jìn)行制造與生產(chǎn)，能夠完成保溫、隔熱、裝修一系列的設(shè)計(jì)及施工。保溫所需的隔熱板和裝修所需的板子都能夠跟隨預(yù)制件在工廠中的制造完成，也可以在預(yù)制構(gòu)件上為裝飾面板留下所需的埋件。不但能夠保證裝配式建筑的裝修和隔熱效果，還能夠提高工程的施工效率，縮減施工所需的工序，降低施工形成的噪聲，減少產(chǎn)生的廢料。

1.3 設(shè)計(jì)多樣化

當(dāng)前，建筑設(shè)計(jì)通常將房間中的格局作為主要對(duì)象，房屋整體的應(yīng)用缺乏靈活性，而裝配式設(shè)計(jì)能夠有效規(guī)避這些短板，其主要特點(diǎn)是能夠?qū)臻g的面積進(jìn)行有效分割，依據(jù)用戶的實(shí)際要求進(jìn)行配置。

2 裝配式建筑的分類和優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑主要有兩類，分別是全裝配式建筑和半裝配式建筑。建筑構(gòu)件制造流程跟其他機(jī)械產(chǎn)品一樣，能夠通過(guò)效率和質(zhì)量較高的批量制造來(lái)完成，不但使施工擺脫了季節(jié)變化的限制，而且在速度方面獲得了顯著提升，框架和板柱結(jié)構(gòu)的大量使用和批量生產(chǎn)獲得了很好的效果。半裝配式建筑所采用的主要承重結(jié)構(gòu)都利用預(yù)制的構(gòu)件，其他部分通過(guò)豎向的承重結(jié)構(gòu)來(lái)完成，如磚墻或者砌筑。外墻利用預(yù)制構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用于大規(guī)模的建筑中，其主要優(yōu)點(diǎn)是具有很強(qiáng)的適應(yīng)力并且所需成本較低[2]。

裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在4個(gè)方面。

一是具有很高的標(biāo)準(zhǔn)化程度。裝配式建筑可以在工廠進(jìn)行所有構(gòu)件的提前預(yù)制，可以擺脫環(huán)境和氣候?qū)ιa(chǎn)造成的影響，并且能夠進(jìn)行集成化和標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，施工和生產(chǎn)互相不受影響。

二是能夠有效縮減施工成本。裝配式建筑所需的構(gòu)件可以提前進(jìn)行批量生產(chǎn)，不但可以節(jié)省施工場(chǎng)地所需的費(fèi)用，減少維護(hù)人員的人力成本，而且能夠減少勞動(dòng)力數(shù)量，簡(jiǎn)化施工流程。

三是滿足各種設(shè)計(jì)要求。裝配式建筑能夠采用不同的施工建材，滿足各類客戶的需求，實(shí)現(xiàn)各種類型構(gòu)件的制造，但是需要嚴(yán)格控制尺寸和形狀等。

四是具有較為可觀的長(zhǎng)期效益。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求進(jìn)行構(gòu)件的制造時(shí)，需要利用各種機(jī)械設(shè)備、管理軟件以及運(yùn)輸工具等，對(duì)現(xiàn)階段而言是較大的投入，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，這些設(shè)備可以長(zhǎng)期進(jìn)行使用，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益。

3 裝配式建筑設(shè)計(jì)原則

一是精細(xì)化設(shè)計(jì)原則。在進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)時(shí)要以精細(xì)化為原則，圍繞設(shè)計(jì)圖紙以及施工工藝需求進(jìn)行。

二是模數(shù)化設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)師要注重裝配部件、構(gòu)件以及建筑之間的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，依據(jù)國(guó)家針對(duì)裝配式建筑提出的設(shè)計(jì)和施工要求進(jìn)行，對(duì)建筑模塊組合的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

三是一體化設(shè)計(jì)原則。堅(jiān)持一體化設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)與供應(yīng)企業(yè)、管理部門(mén)以及施工單位之間的溝通與交流，針對(duì)施工流程、管線鋪設(shè)、裝修藏式以及構(gòu)件預(yù)制等開(kāi)展一體化設(shè)計(jì)[3]。

四是成本化設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)人員要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)裝配式建筑成本的降低，從而增加工程項(xiàng)目的整體收益。五是信息化設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展裝配式建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)信息化技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)用數(shù)學(xué)和物理學(xué)科有關(guān)知識(shí)，制定出科學(xué)合理的方案，保證施工技術(shù)的合理性。

4 裝配式建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)策略

4.1 建筑平面設(shè)計(jì)策略

裝配式建筑在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)主要遵循的原則是模數(shù)之間的協(xié)調(diào)，要對(duì)套型模塊的各種類型以及尺寸進(jìn)行有效優(yōu)化。對(duì)于建筑中使用的內(nèi)部裝飾品而言，需要保證其能夠和預(yù)制構(gòu)件實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化以及通用化，并對(duì)裝配式建筑發(fā)展的有關(guān)配套技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，從而保證在降低成本的同時(shí)促進(jìn)施工效率和質(zhì)量的提高。作為裝配式式建筑設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的內(nèi)容，平面設(shè)計(jì)需要保證套型模塊與實(shí)際的尺寸一致，便于預(yù)制件進(jìn)行統(tǒng)一化的制造，為后續(xù)的裝修和施工奠定基礎(chǔ)。同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)，針對(duì)住宅空間應(yīng)當(dāng)選擇大空間布局方案，針對(duì)管徑的直徑、承重墻的厚度等要進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，提升其質(zhì)量[4]。此外，要對(duì)建筑內(nèi)部開(kāi)展功能的區(qū)域劃分，凸顯各個(gè)區(qū)域的功能屬性，保證布局的合理性。

4.2 建筑立面設(shè)計(jì)策略

立面設(shè)計(jì)相較于平面設(shè)計(jì)更加具體，所以在開(kāi)展立面設(shè)計(jì)的過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)的管控。首先在開(kāi)展立面設(shè)計(jì)的過(guò)程中要遵循標(biāo)準(zhǔn)化原則，對(duì)于內(nèi)外墻的構(gòu)件和裝飾面，要在堅(jiān)持個(gè)性的前提下按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。例如，在外部墻面的裝飾上，可以利用帶紋理的裝飾面和材料，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行搭配和組合，然后再進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)。其次，要保證裝配式建筑所具有的立面多元化效果。針對(duì)內(nèi)外墻所使用的空調(diào)板、門(mén)窗等構(gòu)件，可以依據(jù)立面所構(gòu)成的效果開(kāi)展搭配和排列，以立體構(gòu)成為視角，對(duì)空調(diào)板及門(mén)窗等進(jìn)行調(diào)整，保證裝配式建筑所構(gòu)成的立面更加大方和得體，使裝飾效果更加多元化。

4.3 建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件是開(kāi)展裝配式建筑施工的重要基礎(chǔ)，因此要對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件開(kāi)展科學(xué)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要先對(duì)構(gòu)件加工圖開(kāi)展設(shè)計(jì)，全面考慮加工廠的工藝技術(shù)，再對(duì)具體尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，使構(gòu)件的精度得到保證，以免由于構(gòu)件尺寸與實(shí)際不符造成質(zhì)量問(wèn)題。在進(jìn)行構(gòu)件具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要依據(jù)設(shè)計(jì)原則，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)企業(yè)所應(yīng)用的設(shè)備、運(yùn)輸情況以及制造水平等進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)構(gòu)件進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行裝配式建筑的構(gòu)件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要依據(jù)的主要原則有模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化。促進(jìn)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高，減少其類型種類，從而實(shí)現(xiàn)成本降低的目標(biāo)。同時(shí)要促進(jìn)構(gòu)件使用期限以及耐火性能的提升，在開(kāi)展設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)成品所具有的安全性與裝配時(shí)的安全性進(jìn)行全面考量。預(yù)制外墻板要依據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)保證其所具有的隔熱以及保溫性能，同時(shí)要根據(jù)區(qū)域的不同選擇與當(dāng)前環(huán)境適配的結(jié)構(gòu)。

在建筑內(nèi)部沒(méi)有使用承重墻的區(qū)域，要選擇具有良好隔音效果的隔墻板，并保證其能夠快捷地進(jìn)行安裝或者拆卸。依據(jù)室內(nèi)空間的具體情況進(jìn)行區(qū)域的劃分，保證主體結(jié)構(gòu)能夠與承重墻之間建立安全可靠的連接，使其所具有的抗震效果符合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)衛(wèi)生間以及廚房等較為潮濕的空間，要確保構(gòu)件具有良好的防水效果，并為后續(xù)的清潔提供便利[5]。樓蓋可以利用疊合樓板，某些開(kāi)間較大或者平面相對(duì)復(fù)雜的樓層可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑，以保證樓板和墻體間以及樓板相互間連接的可靠性。針對(duì)陽(yáng)臺(tái)的立管孔、欄桿孔、地漏以及嵌入盒等位置，需要進(jìn)行精準(zhǔn)的定位。預(yù)制樓梯需要對(duì)扶手桿以及預(yù)埋孔的位置進(jìn)行提前確定。

4.4 施工作業(yè)設(shè)計(jì)

預(yù)制裝配式建筑需要對(duì)項(xiàng)目施工流程進(jìn)行全面的考量和具體的分析，從而保證各個(gè)工序間緊密連接，促進(jìn)施工效率的提高。對(duì)各個(gè)構(gòu)件運(yùn)輸?shù)木唧w路線開(kāi)展全面設(shè)計(jì)，保證構(gòu)件能夠運(yùn)輸?shù)接行У牡跹b位置，促進(jìn)吊裝作業(yè)效率的提高。另外，還要對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行臨時(shí)存放的場(chǎng)地開(kāi)展設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作，并對(duì)塔吊的位置以及吊起的噸位進(jìn)行全面管理，提高構(gòu)件運(yùn)輸流程的精準(zhǔn)度，保證現(xiàn)場(chǎng)施工的安全有效。

此外，要對(duì)項(xiàng)目的抗震情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，主要原則是保證連接的簡(jiǎn)單性以及組合施工的方便性[6]。建筑承重墻、墻柱等呈現(xiàn)垂直狀態(tài)的構(gòu)件要上下垂直，門(mén)窗洞要從上到下保持大小相同的一列。裝配式建筑還要對(duì)公共區(qū)域內(nèi)管井的分布進(jìn)行考量，避免出現(xiàn)互相交叉的問(wèn)題，為后續(xù)維修提供便利。在進(jìn)行公共空間的設(shè)計(jì)時(shí)，要為排水、電氣以及暖通管道提供預(yù)設(shè)的位置和空間，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)具體的生活習(xí)慣進(jìn)行電箱、通風(fēng)管道的規(guī)格設(shè)定，并保證暖通系統(tǒng)能夠循環(huán)運(yùn)行。此外，要為照明系統(tǒng)、插座、網(wǎng)絡(luò)接管口以及有線電視接口等預(yù)留位置。

5 裝配建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用

5.1 預(yù)制準(zhǔn)備剪力墻技術(shù)的應(yīng)用

剪力墻與裝配式建筑剩余環(huán)節(jié)之間的連接能夠幫助建筑構(gòu)成統(tǒng)一的整體，從而保證施工的順利進(jìn)行。如果為了避免墻體發(fā)生移動(dòng)，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中就要明確主體工程與內(nèi)剪力墻之間的連接，通過(guò)螺栓將兩者的連接位置進(jìn)行固定。首先，要合理進(jìn)行縱橫墻構(gòu)造的選擇，依據(jù)工程的實(shí)際需求就不同因素對(duì)剪力墻的影響進(jìn)行考量，從而盡量滿足所有條件，使剪力墻能夠符合使用需求。其次，針對(duì)與剪力墻存在連接的各個(gè)位置，需開(kāi)展科學(xué)有效的設(shè)計(jì)，對(duì)承受力特點(diǎn)的差異進(jìn)行考量，保證其滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。

5.2 預(yù)制件安裝技術(shù)要點(diǎn)

預(yù)制件安裝的技術(shù)要點(diǎn)主要包括以下7個(gè)方面。第一，在進(jìn)行螺栓的預(yù)埋時(shí)，需要盡快與鋼混結(jié)構(gòu)中的鋼筋進(jìn)行焊接，使其成為一個(gè)整體，避免在施工過(guò)程中混凝土構(gòu)造發(fā)生損壞。對(duì)于樓面的螺栓預(yù)埋點(diǎn)位，需要將斜撐角度控制在30°～45°，底部斜撐高度維持在0.4 ～0.5 m，高度超過(guò)2 m。第二，在進(jìn)行鋼筋定位的連接過(guò)程中，要利用厚度為5 mm且寬度超過(guò)鋼筋直徑10 mm 的鋼板，根據(jù)提前設(shè)計(jì)好的間距點(diǎn)位進(jìn)行開(kāi)孔。第三，預(yù)制墻板根部的地方要提前留下2 cm 左右的縫隙，從而對(duì)預(yù)制墻板的位置移動(dòng)進(jìn)行管理，保證符合施工要求。第四，利用厚度為3 ～5 cm、寬度相同的保溫海綿條順著外墻的保溫板進(jìn)行鋪設(shè)，在將預(yù)制件起吊時(shí)，避免跑漿問(wèn)題的發(fā)生。第五，在吊裝過(guò)程中要遵循輕和慢的原則，完成后要對(duì)預(yù)制件的垂直度、左右位置以及里外情況進(jìn)行校正。第六，作為裝配式建筑的重要內(nèi)容，接縫和節(jié)點(diǎn)對(duì)于建筑的安全和性能具有直接影響，如果設(shè)計(jì)不合理，則不僅會(huì)影響其抗震和防水效果，還會(huì)影響其使用期限，因此要加強(qiáng)對(duì)節(jié)點(diǎn)和接縫位置的設(shè)計(jì)和檢測(cè)水平，避免安全隱患的存在。第七，運(yùn)輸問(wèn)題。構(gòu)件在運(yùn)輸時(shí)會(huì)受到不同因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)損壞，從而影響裝配式建筑的質(zhì)量，同時(shí)吊裝設(shè)計(jì)的不合理也會(huì)造成梁柱出現(xiàn)傾斜，進(jìn)而引起構(gòu)件的損壞。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著低碳環(huán)保概念的不斷普及和深入，裝配式建筑的應(yīng)用范圍逐漸拓寬。裝配式構(gòu)件能夠在工廠中進(jìn)行制造，并通過(guò)運(yùn)輸達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)。利用科學(xué)規(guī)范的手段進(jìn)行安裝和施工，不但實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約，而且能夠減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化為施工現(xiàn)場(chǎng)流程的規(guī)范化提供了基礎(chǔ)，因此針對(duì)裝配式建筑的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行分析對(duì)于這一建筑模式的發(fā)展具有積極意義。