楊昕

（山西五建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

1 裝配式建筑施工介紹

首先，結(jié)構(gòu)配件加工在工廠進(jìn)行，施工便捷度高。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和相關(guān)構(gòu)件的加工，無(wú)須在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，各個(gè)零部件的加工會(huì)提前在工廠完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。在此施工模式下，各種構(gòu)件的規(guī)格尺寸都能夠提前的預(yù)定，可確保施工的精確度。結(jié)構(gòu)配件全部提前制作完成，僅需要現(xiàn)場(chǎng)安裝即可，施工的環(huán)保性能顯著，能夠降低施工的誤差，對(duì)工期的控制非常有利。其次，裝配式建筑施工效果理想。裝配式建筑施工的現(xiàn)場(chǎng)返工少，經(jīng)濟(jì)成本和工作量可以得到控制，同時(shí)也可節(jié)省后期養(yǎng)護(hù)時(shí)間[1]。最后，裝配式建筑施工與設(shè)計(jì)要求高。該種施工方式的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)部件，需要在工廠提前加工，各種構(gòu)件的尺寸和大小無(wú)法改變。所以在設(shè)計(jì)階段要精益求精，做好精準(zhǔn)測(cè)量和定位，明確放線測(cè)量、預(yù)留孔位置等，借助合理的質(zhì)量控制，保障各項(xiàng)參數(shù)精準(zhǔn)度，為后續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)組裝提供質(zhì)量保障。舉例來(lái)講，如果放線的尺寸過(guò)小，就會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)生產(chǎn)好的構(gòu)件在安裝過(guò)程時(shí)無(wú)法插入，尺寸過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致接縫過(guò)大，從而弱化建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；诖?，在裝配式項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，要借助結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，優(yōu)化裝配式方案，保障裝配施工專業(yè)性，提升整體建筑品質(zhì)，消除裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)，避免返工的發(fā)生。

2 深化設(shè)計(jì)流程與業(yè)務(wù)特點(diǎn)

2.1 裝配式建筑設(shè)計(jì)流程

裝配式建筑較為特殊，其設(shè)計(jì)流程大體分為以下階段：①項(xiàng)目立項(xiàng)階段。②項(xiàng)目施工技術(shù)策劃階段。③建筑方案設(shè)計(jì)。④方案初步設(shè)計(jì)。⑤施工圖設(shè)計(jì)。⑥項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程中是沒(méi)有深化設(shè)計(jì)內(nèi)容的。也就是說(shuō)，深化設(shè)計(jì)是依據(jù)裝配式建筑特點(diǎn)額外增加的設(shè)計(jì)內(nèi)容。在深化設(shè)計(jì)階段，需綜合考慮多種因素，除了構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸外，還要兼顧吊裝施工等環(huán)節(jié)的施工技術(shù)參數(shù)，確保施工的標(biāo)準(zhǔn)化和裝配的精確性。裝配式建筑設(shè)計(jì)流程如圖1 所示。

裝配式建筑深化設(shè)計(jì)至關(guān)重要，囊括的內(nèi)容較多，匯集結(jié)構(gòu)、裝飾多方面的內(nèi)容。深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，整體拆分和構(gòu)件深化是最為核心的部分，不容忽視。整體拆分設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，可科學(xué)借鑒BIM 模型，同時(shí)遵循有效設(shè)計(jì)原則“多組合、易施工”，確保裝配式施工的順利推進(jìn)。設(shè)計(jì)階段，需做好哪些構(gòu)件做預(yù)制的規(guī)劃，明確哪些構(gòu)件做現(xiàn)澆，通過(guò)有效的設(shè)計(jì)，盡量減少構(gòu)件的種類，借此充分保障構(gòu)件的安全性以及復(fù)用性，提高資源利用率。同時(shí)減少構(gòu)件加工等任務(wù)量，降低運(yùn)輸、吊裝難度[2]。實(shí)際施工中，減少模板的浪費(fèi)，減少返工情況發(fā)生，提高構(gòu)件生產(chǎn)效率。結(jié)合現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)可知，構(gòu)件深化設(shè)計(jì)影響整體施工質(zhì)量，包含骨架、預(yù)埋件等多項(xiàng)內(nèi)容的拆分設(shè)計(jì)。除此之外，還要完成構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以及重要的吊具吊件設(shè)計(jì)等，借此夯實(shí)裝配式建筑施工基礎(chǔ)。

2.2 深化設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)特點(diǎn)

深化設(shè)計(jì)不可或缺，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中作為裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為核心的部分，需綜合考慮施工影響要素，將生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工綜合要求考慮到位，提高設(shè)計(jì)的深度。由于裝配式工程特性，相關(guān)構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，需精準(zhǔn)達(dá)到圖紙加工級(jí)別，提高構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度[3]。深化設(shè)計(jì)，相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，更注重與生產(chǎn)工廠、施工單位的配合與協(xié)調(diào)，目的是為了更好的完成構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)安裝。

3 工程案例

某辦公樓，圖紙建設(shè)總面積為5400m2，辦公樓地上4 層，地下2 層，層高平均3.2m。在施工中，為滿足環(huán)保工程要求，采用裝配整體式框架，裝配率為55.64%。其中預(yù)制構(gòu)件內(nèi)容較多，有室內(nèi)樓板、公共樓梯、混凝土框架梁等。在項(xiàng)目裝配式施工前，需開(kāi)展有效的深化設(shè)計(jì)，解決構(gòu)件質(zhì)量不佳等通病問(wèn)題，提高建筑施工質(zhì)量。在本項(xiàng)目中，為達(dá)到深化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，借助BIM 技術(shù)攻克深化設(shè)計(jì)技術(shù)難題，保障設(shè)計(jì)品質(zhì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，為工程施工提供便利。

4 深化設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

4.1 預(yù)制梁的深化設(shè)計(jì)

案例項(xiàng)目中，采用裝配整體式框架，其中預(yù)制梁的深化設(shè)計(jì)難度較大，屬于項(xiàng)目質(zhì)量保障的重中之重。相比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用裝配式結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)時(shí)，可借助BIM 模型對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)再次確認(rèn)，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和最終施工效果。研究發(fā)現(xiàn)，BIM 模型在深化設(shè)計(jì)中的功能比較突出，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件可視化，同時(shí)完成構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)化，借此提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和協(xié)同作業(yè)的效率。BIM模型可有效地輔助工程設(shè)計(jì)，確保裝配式施工全面進(jìn)行?，F(xiàn)實(shí)中，在開(kāi)展構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段，首先要結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行構(gòu)件的拆分，在科學(xué)拆分的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行形體優(yōu)化以及合理的鋼筋配置，并最終完成碰撞檢測(cè)等，全面保障工程質(zhì)量。

案例項(xiàng)目裝配施工難度大，為達(dá)到深化設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，掌握裝配式結(jié)構(gòu)參數(shù)，要正確使用三維BIM 協(xié)作平臺(tái)，借此技術(shù)完成預(yù)制梁拆分，并制作拆分圖。傳統(tǒng)二維的拆分設(shè)計(jì)，不能達(dá)到清晰、直觀的拆分效果，而基于BIM 的構(gòu)件拆分可基本滿足裝配式施工要求，可對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行直觀性的表達(dá)，精準(zhǔn)將構(gòu)件的參數(shù)信息借助模型傳遞至構(gòu)件生產(chǎn)制作階段，確保構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量。深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要在BIM 模型的幫助下建立預(yù)制構(gòu)件“族”，從而進(jìn)行構(gòu)件的細(xì)節(jié)優(yōu)化和管理，規(guī)避大量重復(fù)工作，提高構(gòu)件的制作品質(zhì)[4]。創(chuàng)建構(gòu)件“族”后，便可實(shí)施有效的參數(shù)化管理，及時(shí)調(diào)整預(yù)制構(gòu)件中不合理的部分。BIM 建模技術(shù)如圖2 所示。

圖2 BIM 建模技術(shù)

三維可視化的環(huán)境下，可較高效率完成深化設(shè)計(jì)，并同步實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)。具體工作中，經(jīng)過(guò)對(duì)裝配式建筑整體優(yōu)化和拆分設(shè)計(jì)，明確科學(xué)的鋼筋配置方案，確保建筑整體的耐久性。借助模型得到預(yù)制構(gòu)件中較為細(xì)節(jié)的鋼筋信息及具體位置，在技術(shù)保障下對(duì)鋼筋的位置參數(shù)科學(xué)化設(shè)置，借此提高后續(xù)施工便利性。設(shè)計(jì)中如果有變更，也可以借助BIM 模型，發(fā)揮其信息數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)性功能，做好相應(yīng)部分的設(shè)計(jì)變更，保障深化設(shè)計(jì)的完整性。綜上可以看出，在裝配式建筑深化設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM 技術(shù)，可簡(jiǎn)化深化設(shè)計(jì)過(guò)程，降低設(shè)計(jì)的難度，確保設(shè)計(jì)流程的信息化，達(dá)到深化設(shè)計(jì)的理想效果。

4.2 預(yù)制樓梯分段吊裝的深化設(shè)計(jì)

案例項(xiàng)目的預(yù)制構(gòu)件圖紙下發(fā)后可以發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目的預(yù)制樓梯重量較大，在施工中難度較高。項(xiàng)目的塔吊設(shè)施安裝臂長(zhǎng)60m，其最大的吊裝重量是4t，而預(yù)制樓梯的重量無(wú)法借助塔吊，如果安裝更大的塔吊，可變現(xiàn)增加施工成本，經(jīng)濟(jì)性較低?；诖耍┕がF(xiàn)場(chǎng)想要不影響預(yù)制樓梯正常施工，保障其正常的吊裝，就要優(yōu)化預(yù)制樓梯構(gòu)件，精心完成出廠前的制作。通過(guò)技術(shù)交底和技術(shù)討論后，施工現(xiàn)場(chǎng)決定將預(yù)制樓梯一分為二，按照兩部分進(jìn)行預(yù)制，然后將兩個(gè)構(gòu)件先后吊裝，這樣就可以順利完成預(yù)制樓梯的吊裝任務(wù)。經(jīng)初步計(jì)算，每個(gè)構(gòu)件重3.8t，滿足塔吊的承重需求。構(gòu)件之間接縫也不容忽視，應(yīng)采用密封膠、PE 棒等實(shí)施封堵，確保施工質(zhì)量。就現(xiàn)階段樓梯安裝情況可知，由于預(yù)制構(gòu)件減輕，大大降低了施工難度，可快捷縮短安裝時(shí)間，從而提升構(gòu)件安裝品質(zhì)，合理節(jié)省項(xiàng)目成本。

4.3 疊合板接縫壓槽的深化設(shè)計(jì)

結(jié)合項(xiàng)目辦公樓的施工標(biāo)準(zhǔn)以及裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)要求，案例工程中的辦公樓裝修施工為薄抹膩?zhàn)?，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)天花結(jié)構(gòu)平整度等工藝要求高。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)可知，常規(guī)的裝配式疊合板在實(shí)施按圖紙拼裝施工中，澆帶接縫處是施工難點(diǎn)，混凝土澆筑完成后在此處會(huì)大量存在接縫錯(cuò)口，影響裝配式建筑穩(wěn)定性。同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)浮漿凸出等問(wèn)題，施工中需進(jìn)行打鑿修補(bǔ)，提升項(xiàng)目整體品質(zhì)。但是天花打鑿難度大，也會(huì)影響建筑的美感，為消除此方面的影響，可以將疊合板部分設(shè)計(jì)為預(yù)制混凝土樓板，通過(guò)裝配的方式，提高建筑的美觀度[5]。為了使處理措施有效，深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中可就接縫處質(zhì)量缺陷實(shí)施優(yōu)化，最終提出解決方案。解決方案為：裝配式施工中，將凸出浮漿變?yōu)榘夹?，通過(guò)這樣的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)避免上述質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，針對(duì)上述接縫問(wèn)題，還可以優(yōu)化疊合板接縫端制作模式，調(diào)整壓槽方式。通過(guò)設(shè)計(jì)升級(jí)后，無(wú)須再進(jìn)行打鑿工作，便可完成疊合板安裝。經(jīng)實(shí)踐證明，以上深度優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高了天花平整度，同時(shí)也保障了澆筑成型后的觀感，施工速度大大提高。

4.4 衛(wèi)生間反坎壓槽的深化設(shè)計(jì)

常規(guī)辦公樓工程施工中，極易發(fā)生的便是衛(wèi)生間反坎澆筑漏水，衛(wèi)生間漏水會(huì)降低用戶體驗(yàn)度，并且破壞建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，埋下安全隱患。案例工程中的室內(nèi)衛(wèi)生間混凝土施工中，其反坎高度的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)為不得低于200mm，通過(guò)反坎淋水試驗(yàn)證明，現(xiàn)實(shí)中想要做好衛(wèi)生間反坎，第一難關(guān)是解決滲漏難題。案例項(xiàng)目中的衛(wèi)生間樓板在設(shè)計(jì)之初采用的是混凝土板預(yù)制構(gòu)件，為了解決漏水問(wèn)題，可持續(xù)優(yōu)化混凝土樓板圖紙，調(diào)整預(yù)制參數(shù)，借此提高樓板的防水效果。反坎一體成型加工所占用場(chǎng)地大，工序難度也比較高，安裝施工不便，基于上述的施工特點(diǎn)，可優(yōu)先考慮二次澆筑。在澆筑成型的基礎(chǔ)上，優(yōu)化衛(wèi)生間沉箱制作，使用壓槽的設(shè)計(jì)方式并適當(dāng)降低高度，將反坎位置設(shè)計(jì)成凹型，通過(guò)深化設(shè)計(jì)，降低交界面滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 構(gòu)造柱+下掛梁的深化設(shè)計(jì)

由于本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)較為特殊，為鋁模+爬架，在現(xiàn)場(chǎng)施工前鋁模設(shè)計(jì)單位已借助BIM 技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層戶內(nèi)結(jié)構(gòu)實(shí)施了優(yōu)化，全部門垛、門檻等都重新調(diào)整了設(shè)計(jì)參數(shù)，確保一體澆筑成型質(zhì)量。與此同時(shí)，疊合板及桁架板設(shè)計(jì)階段，也針對(duì)局部情況實(shí)施了深化設(shè)計(jì)，在重要的板跨中結(jié)合圖紙內(nèi)容預(yù)留構(gòu)造柱洞口。但現(xiàn)場(chǎng)施工中，由于項(xiàng)目未深化此洞口，所以插筋無(wú)法進(jìn)行，需要現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)洞施工。此外，板面桁架板安裝后，掛梁成型質(zhì)量不佳，為此在裝配式施工深化設(shè)計(jì)階段應(yīng)重視該方面內(nèi)容。深化設(shè)計(jì)工作中，需安排技術(shù)人員就位，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施有效的勘察，從而制定優(yōu)化策略，深化設(shè)計(jì)其余未生產(chǎn)的疊合板，將下掛梁部位的孔洞提前預(yù)留（在PC 構(gòu)件加工中），通過(guò)以上設(shè)計(jì)手段，避免因后開(kāi)洞誘發(fā)的結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量下降等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。構(gòu)造柱+下掛梁的深化設(shè)計(jì)，可提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障裝配施工的完整性。

4.6 方案、圖紙的深化設(shè)計(jì)

方案、圖紙是施工的保障，所以方案、圖紙的深化設(shè)計(jì)不容忽視?，F(xiàn)階段，大部分項(xiàng)目工期緊張，結(jié)構(gòu)深化時(shí)間短暫，在此背景下極易發(fā)生構(gòu)件部分結(jié)點(diǎn)出錯(cuò)等問(wèn)題，從而導(dǎo)致施工受阻，影響整體裝配效率，甚至降低施工質(zhì)量。許多項(xiàng)目都是到預(yù)制構(gòu)件排產(chǎn)階段，其中的問(wèn)題才被發(fā)現(xiàn)。此時(shí)想要重新深化更改，需耗費(fèi)大量的精力，同時(shí)也要付出更多的成本?，F(xiàn)實(shí)中，廠家生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件所應(yīng)用的模板均是定制的，設(shè)計(jì)參數(shù)一旦出錯(cuò)，意味著模板全都要報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)損失不可預(yù)估。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裝配式建筑是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，具有環(huán)保以及便捷的屬性，可保障建筑施工效益最大化，因此深受好評(píng)。為確保裝配式施工順利實(shí)施，提高預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，強(qiáng)化預(yù)制構(gòu)件的安裝效果，現(xiàn)實(shí)中要開(kāi)展結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)，提高構(gòu)件加工成型的質(zhì)量?？傊罨O(shè)計(jì)是裝配式建筑施工可靠的保障，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。