装配式建筑设计要点分析与优化策略李杏丽

发表时间:2020/5/25   来源:《城镇建设》2020年第7期   作者:李杏丽
[导读] 随着当前我国建筑行业的不断发展,建筑业资源能耗高的同时

         摘要:随着当前我国建筑行业的不断发展,建筑业资源能耗高的同时,环境污染严重、人员劳动强度大等问题日趋严重,以工业化生产、装配式建筑施工方式的应用越来越常见,这种装配式建筑工程的构建为了体现出更强的实际效益,应提高装配式建筑的标准化率,在满足各种使用功能的基础上,进行标准化设计,从设计工作入手进行把关是重要的一环,设计的好坏直接关系到后续装配构建效果,有效降低生产成本与施工难度。由此,装配式建筑设计应从方案设计阶段开始介入,通过标准化、精细化、专业化的工作模式,从设计阶段开始有效的减少建造成本。本文从设计流程入手探讨了各个设计要点内容,分析了装配式建筑设计优化策略,希望具备参考借鉴作用。
         关键词:装配式建筑;设计;要点;策略
         装配式建筑属于现代城市建筑的主要类型,能形成工业化生产,施工效率比较快,更能够满足现代城市的需求。在开展装配式建筑设计工作的时候,有关设计要点包括平台设计,立面设计和预制构件设计等。在进行装配式建筑设计工作的时候,根据装配式工程的固有特点,对建筑方案(如平面、外立面、节点等)进行优化及确认,在确保装配式建筑使用性能不降低的基础上,坚持少规格,多组合的设计原则,及时地解决所存在的问题,优化设计方案,这样不仅能够提升装配式建筑质量,更能有效的控制建造成本。
1 装配式建筑概述
         装配式建筑的构建处理相对于现场浇筑建筑存在较为明显的差异,其可以直接借助于预先制作完成的一些构件,在施工现场进行直接拼装处理,有效的提高了施工效率。由于装配式建筑的预制构件在工厂内加工完成,工业化生产,每个预制构件都具备产品证明,可以保障其具备可靠质量性能。结合以往装配式建筑施工模式的应用来看,实际应用中有效缩短工期,在节能环保等方面也发挥积极作用,成为未来建筑行业发展的一个重要趋势。对于装配式建筑的构建全过程进行分析,其同样也提出了更高的要求,尤其是从前期设计阶段来看,如果设计方案中存在明显的偏差和失误问题,必然也就会影响到后续装配式建筑的构件生产与施工,形成质量隐患,甚至无法在施工现场得到有序组装。基于此,装配式建筑的设计工作应该予以高度重视,提升其标准化和信息化水平,确保其能够在面临越来越繁杂的建筑结构时,可以具备更强的胜任力。
2 装配式建筑设计要点与优化
2.1 方案设计阶段
         在装配式建筑设计中,方案设计阶段对于具体装配式建筑的构建需求予以明确,如果该方面存在偏差,无法有效明确装配式建筑构建需求,或者是在定位方面存在偏差,都会影响到后续装配式设计方案的可行性,甚至会产生严重阻碍问题。在方案设计阶段从三个方面考虑:
2.1.1 总平面规划原则
         装配式建筑的总平面设计应符合城市总体规划的要求,在满足国家规范和建设标准的前提下应提高标准化率,尽量减少平面户型类型,宜采用套型模块标准化设计,可拼接不同的套型模块,有助于减少预投影部品件的模具数量,降低预制部品件的生产与施工难度和成本。
         总平面的道路交通,应考虑与预制构件施工运输的方案相结合,统筹考虑预制构件的规格、重量、运输成本、道路临时加固等因素,确定构件运输的施工现场出入口位置,合理选择预制构件的临时堆放场地。
         如若项目需分期建设,装配式实施区域宜后置建设,如此可减轻装配式设计流程长,导致项目设计进度压力大的问题。
2.1.1建筑方案的优化
         根据装配式工程的特点,建筑平面应以少规格,多组合的的设计原则来进行优化设计,对其中不合理或与标准化模数化设计原则冲突的地方应积极与建筑方案方沟通,解决装配式建筑设计过程中出现的问题,在方案阶段为实现预制构件的标准化、模数化打下基础,从而实现装配式建筑的标准化设计。
         建筑立面简洁。立面设计时应重点分析各种构件生产制造和施工的可行性,特别是当要预制外墙、飘窗、阳台等外围护构件时,必须与建筑的外立面配合,减少施工过程中的风险。如广西南宁市飘窗的预制十分的复杂,现有本地预制构件工厂中无法进行流水线生产,需单个生产,生产工期较长,综合考虑成本、项目进度等原因目前在本市中较少有项目采用此预制构件,因此在进行预制构件范围选定时,应充分考虑此部分是否采有预制构件。
         2.1.3拆分方案合理性分析
         预制构件的拆分应符合模数协调的原则,坚持少规格多组合的原则,优化预制构件的尺寸、减少预制构件的种类及尺寸。高层建筑地下室、剪力墙结构底部加强的剪力墙、结构转换层、平面复杂或开洞较大楼层、屋面层,转角窗、严重异形板、连廊等受力复杂部位不宜采用预制构件。对于层数较少的无标准楼层建筑可考虑其进行装配式建筑的可行性,合理性,根据预制方案的实施情况可采用不同形式的结构类型(如改用钢结构)。
2.2 初步设计阶段
         在装配式建筑设计过程中,初步设计阶段同样也是比较关键的一环,其主要就是针对装配式建筑各个结构进行分析,确保整体装配式建筑结构能够具备较强的协同性,避免在整体结构设计中出现较为严重的偏差问题。装配式建筑工程项目的高度、范围以及层高等,都需要在该阶段中进行详细分析,尽量确保装配式建筑初步设计可以形成有效指导。

此外,为了促使装配式建筑能够得到有效落实,在具体预制构件层面也应该予以详细分析,确保预制构件的应用比较适宜合理,综合考虑构件生产、塔吊、单个构件的最大重量,构件堆场位置等因素,合理控制构件重量及尺寸,结合运输车的合理有效载重能力,仅预制水平构件时,构件的单重宜控制在2t以下,有竖向构件时单个构件宜小于5t,如超过应考虑减重措施或进行拆分。初步构建相对理想适宜的装配式建筑设计方案。
2.3 施工图设计阶段
         装配式施工图送审与土建全专业施工图送审同时完成,在该阶段中设计人员应与主体设计院、装修设计沟通明确连接节点、机电三专业点位布置。根据主体结构楼板的受力方式,分为单向板和双向板,普通商品住宅项目建议采用双向板叠合楼盖,宽缝连接处理,如后期装修吊顶或对楼板底面观感无特别要求的,且无沿分缝方向布置隔墙的叠合楼板,也可采用单向板做法。含全装修的装配式工程,其机电点位、管道留洞等需提前预埋,套内机电点位设计应结合具体的装配式平面布置图,可适当调整构件拆分图,尽量减少在装配式构件上布置点位,不得在装配式与现浇接缝处布置点位。卫生间、厨房的净高度需充分考虑结构降板高度,管线布置、吊顶做法,在保证室内净高的前提下吊顶内仍有管线排布空间。
在此阶段还应与施工方确认铝模、挑架、塔吊的施工方案及措施。
2.4 深化设计阶段
         在预制装配式建筑设计过程中,对于预制构件的设计需要严格遵循模数化与标准化原则,需要最大程度上减少构件的类型,实现构件标准化程度的提高,降低工程成本。对于预制构件中一些较为复杂的部位可以使用现浇方式。在预制构件设计过程中,需要对构件的重量
与尺寸进行严格的控制,对预制构件的加工能力、生产能力、运输条件及吊装条件等进行综合性的分析,并要保证预制构件具备较高的耐久性。设计过程中需要对构件生产的可行性与便利性进行充分考虑,如果构件的尺寸较大,就需要增加相应的构件脱模与预埋吊点。在外墙板的预制的过程中,需要对当地气候环境进行分析,保证外墙板的隔热保温能力能够满足相应的需求。对于非承重内墙要选择安装便利且具有良好隔音性能的隔墙板。在对室内空间进行分割的过程中,需要根据具体的使用功能来进行灵活设计,保证非承重墙板的安全性与可靠性。而对预制装配式建筑楼盖进行选择的过程中,一般情况下需要使用叠合楼板,而结构转换层及平面较为复杂的楼层可以使用现浇楼盖。楼板之间、楼板及墙体之间要保证衔接的完整性,在使用叠合楼板时,需要对设备的管线、灯具安装点的预留及预埋进行合理的考
虑,使其能够满足设备的专业要求。对于室外空调机搁板要与预制阳台进行组合设置,阳台预制设计过程中,要对栏杆留洞及预埋线盒等位置进行准确的确定,楼梯面的防滑构造需要在进行预制的过程中一次成型,并要采取相应的成品保护措施。
2.4.1 构造节点设计
         对于预制构件的连接节点设计是一项至关重要的设计内容,预制的外墙板接缝及门窗洞口等位置的防水性能都较为薄弱,因此对于其构造节点和材料的选择上,需要满足相应的物理性能、装饰性能及耐久性能。对于各个接缝,需要结合工程的实际情况及当地的气候条件来进行合理的节点设计,使其可以满足相应的防水要求与节能要求。对于预制外墙板的垂直接缝,可以采用材料防水方法与构造防水方法,而对于非承重墙的垂直接缝,可以使用槽口缝及平口缝,而预制外墙板的水平接缝在进行构造防水的过程中可以使用企口缝及高低缝。而接缝宽度方面,需要对热胀冷缩及风力荷载等外界影响因素进行充分的考虑。外墙板的连接节点需要使用密封胶,并且需要与混凝土具有较高的相容性,并要满足相关规定中要求的抗剪力及伸缩变形能力,除此之外,还需要具备一定的防水、防火、防雾等特点。在门窗的安装过程中,需要保证外墙板与门窗连接的安全性与可靠性,并且要增加连接密闭性。预制装配式剪力墙结构的建筑,在对外围护结构进行热工计算的过程中,需要遵循我国建筑节能设计标准,如果采用的是夹心外墙板,就需要保证保温层的连续性,且保温层的厚度需要满足建筑所在地区的围护结构设计要求,对于保温材料的选择,需要尽量采取轻便高效的材料,在进行安装的过程中,需要对保温材料的含水率进行合理的控制,使其符合我国现行标准的规定。
3  注重人员和技术的优化
         在未来装配式建筑设计处理中,从设计人员以及设计技术层面进行优化也是比较关键的基本策略,对于解决以往装配式建筑设计常见问题具备理想作用。结合设计人员方面的优化来看,需要确保装配式建筑设计人员可以较好明确具体设计标准和相关规范,尤其是对于最新要求更是需要及时掌握,如此才能够较好确保自身设计工作更为规范适宜,避免可能出现的严重隐患和缺陷问题。当然,对于当前装配式建筑设计工作中出现的各个先进技术手段以及设计方式,也需要设计人员及时掌握,保障装配式建筑设计更为可靠有序。从装配式建筑设计技术层面来看,当前确实存在着较多的先进设计方式和设计软件,有助于对装配式建筑形成理想支持和辅助。比如 BIM 技术就是比较重要的一个设计手段,装配式建筑结构的设计工作可以较好借助于该技术形成更为理想的标准化和信息化处理,对于各个信息参数的运用以及整体协调性优化具备理想价值,同样还能够较好验证设计方案的可行性,进行深入优化,应该予以高度重视。
4 结束语
         综上所述,装配式建筑设计工作在当前面临着更高的难度,相关要求比较高,尤其是在装配式建筑越来越复杂的发展趋势下,如何优化装配式建筑设计方案成为关键任务。未来装配式建筑设计工作应该重点把握好各个关键设计流程和要点,提高设计人员综合素质,灵活运用先进设计手段,较好提升整体设计水平。
参考文献
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