装配式建筑的发展、重点及难点解析--中国期刊网

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装配式建筑的发展、重点及难点解析

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：涂坤

[导读] 摘要：随着城镇化步伐的加快，城市建筑行业规模不断扩大，各地生态环境遭受到了不同程度的破坏，这就对建筑业在环境保护方面提出了更高的标准和要求。

        中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉市 430000
        摘要：随着城镇化步伐的加快，城市建筑行业规模不断扩大，各地生态环境遭受到了不同程度的破坏，这就对建筑业在环境保护方面提出了更高的标准和要求。装配式建筑作为作业的后起之秀，因其自身的优点，受到了追捧。对于装配式建筑来说，其设计要点既要贴合实际，又要符合环保理念。体现了当下可持续发展的主流趋势。所以当下在建筑市场的设计以及施工过程之中，装配式建筑的比例占的越来越大。
        关键词：装配式；建筑设计；要点；问题
        引言
        2020年一场席卷全球的新冠肺炎疫情极大的挑战了人们的正常生活和医疗系统。武汉在疫情之处的疫情控制中，雷神山、火神山两大医院在短短十天左右的时间拔地而起，正是装配式建筑快速高效建造效率的特征成就了这样的奇迹，也让装配式建筑在所有公众的视野中彻底亮相。那么，装配式建筑设计中的重点和难点问题到底是什么呢？当前，在建筑工程中，稳定性能、安全性能是其核心，也是满足人民群众使用需求的关键因素，而在展开建筑设计工作之时，须适应现代化建筑的发展，实现装配式建筑设计的目的。在开展建筑工程设计工作期间，需涉及众多的内容，对于施工方案、组织、技术的设计有着较高程度的要求，因此，只有规范设计方案，提升设计技术水平，对设计流程、环节作出规范，实现装配式建筑设计的集成化、节约化、装配化，才能保障建筑工程在日后的使用效率与质量。由此可见，探寻最为适宜、有效的装配式建筑设计要点，将其高效应用于建筑工程设计中，是当前相关从业人员需要处理的问题。
        1装配式建筑的发展
        装配式建筑是顺着时代的变化和技术的发展应运而生的产物，是历史发展的必然，装配式建筑的建造方式与传统的施工方式有着很大的区别，装配式建筑大概指采用预制式材料构件拼装而成的结构形式，类型主要有砌块建筑、板形建筑、箱式建筑等。装配式建筑的思想其实由来已久，例如传统木构件的组装其实也带有装配式的思想在里边。二次世界大战后，各国住房需求大，人民的劳动力相对匮乏，但是工业化日益成熟，能够代替人为劳动力高效率的工作，由此建筑也开始变得部件化模数化，之后，绿色建筑，节能减排又成了装配式建筑不断发展的强大推动力，从一开始的非结构件预制到如今全装配式建造，已经有了很大的进步。各国有不同的历史和发展国情，瑞典追求住宅的产业化，对于建筑设计的模数有着精准的把控，将建筑的部件，材料，配件系列化标准化，以提高部件互换性来达到建筑的工业化生产。为了追求个性化和模数化二者兼得，德国由一开始的混凝土大板体系向现浇和预制构建混合的预制混凝土叠合板体系过渡，城市化进程快和私人土地制的美国则推崇模块化，标准化，系列化，不同地选择可以组成不同特色住宅，多样的选择和模数化的建造二者兼备。我国我国建筑工业中预制构件的使用大约是在20世纪五六十年代，发展初期无论是构件本身的质量还是构件之间的连接都不够成熟，预制建筑的抗震性能难以保障，因此也在一部分人的心中形成了预制建筑抗震性差、结构安全不可靠等负面印象。事实上，经过半个世纪的发展，我国的建筑装配也已经到达了新的高度，尤其是在构件连接处的设计有了更加高强度和更加精准的连接方式。建筑工业化的道路当中不断地前行，建筑，装修一体化设计和施工，设计标准化，部件生产工厂话，现场施工机械化，结构装修一体化，过程管理信息化的新型建筑正是我们为止努力的方向。在装配式建筑结构设计的过程中，设计人员要要采用科学合理的设计方案，如上文所述，可以基于BIM技术进行设计规划。结构设计不仅要保障结构质量，还要增强建筑功能性，同时控制工程成本，确保各类资源的合理配置和应用，进而使装配式工程的整体效益得到提升，同时也可以促进装配式结构设计方案的改进和优化。通常，装配式建筑结构设计包括两个方面：一方面，要明确功能需求，合理进行结构布局，详细分析柱节点等内部结构分布情况；另一方面，根据工程整体水平，对结构体系、材料等参数进行配置和设计，确保设计的科学合理。
        2装配式建筑设计的重点
        （1）平面和立面设计是装配式建筑前期设计的重要内容。
        在平面设计初期，应以建筑构件装配的具体情况深入探究套型模块需求和相关尺寸，由此确定建筑空间的内部布局。最关键的是确定管井和承重墙的位置，实现内部空间功能区的合理划分。预制装配式结构设计是装配结构设计中的核心工作。在预制装配式结构设计的过程中，设计人员应当保证结构节点的稳定性与安全性，使预制装配式结构能够有效地连接各处区域，保障建筑的质量。这就要求相关设计人员对于预制结构设计进行科学论证，同时根据现场实际情况细化设计方案。设计师应当善于利用多种装配式施工技术，保障良好的施工效果，达到缩短工期节约物资的目的。在设计过程中受力构件是设计的重点内容，在叠合板进行设计的过程中，应当满足一定的设计要求，设计要求叠合板的厚度不得小于60mm，并且在采用150板时，应当采用PC层与RC层组合的形式进行设计，确保叠合板的质量。

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当叠合板跨度高于3m时，设计人员应当选用钢架混合叠合板，当跨度大于6m时，应当采用预应力钢筋混凝土预制板设计，增强叠合板的机械强度。从而更好地保障装配式结构设计的稳定性，提高建筑的整体机械强度。预制剪力墙在施工过程中由于结构件较多，导致预制构件之间出现了过多的缝隙，针对这一问题，相关设计人员在进行预制剪力墙设计时应当做好接缝的处理工作，同时保障施工的便易性，达到缩短工期的设计效果，在明确预制剪力墙的相关指标后，应当结合现场施工特点对预制剪力墙做出设计，设计要求中明确指出装配式结构在设计时应当保障承重构件竖向受力的问题，竖向受力要均匀，且受力程度要低，保证竖向承重构件上下对齐，并且没有转换。在一般的情况下护剪力墙结构应当进行优先的设计选择，便于预制结构件的现场安装，内部剪力墙设计由于施工安装较为困难，所以应当予以排除。在进行墙体底端加固作业时，应当对竖向受力构件进行水泥的浇筑工作。在设计过程中应当采用现浇施工技术对混凝土进行安装施工工作。通过合理的装配构建结构设计降低预制构件的制作成本，提高了装配式结构设计的水平，同时现浇结构设计还能够应用于电梯结构、楼板结构之中，设计师应当保障墙体结构达到抗剪力的要求下，适当采用少量的PC墙，确保预制力墙体的可靠性。叠合板与剪力墙是装配式结构设计中最重要的部分，在设计时应当根据现场情况进行有针对性的设计工作。
        （2）提高预制构件本身的质量是装配式设计的重点。
        预制构件相比在现场作业，其可以在工厂更加稳定、更加标准的环境中进行，施工精度以及养护条件都更好。设计预制构件须严格遵照相关原则，保障构件能够同相关的施工规定、标准相符，并且减少构件数量、类型，降低工程的资金成本。在设计构件重量、大小与生产期间，需对生产厂家的吊装水平、运输水平综合考量，进一步提升装配式建筑的安全与质量。首先，在设计构件期间，须对构件的可靠性、安全性做出保障，如设计外墙期间，外墙须具备隔热与保温能力，将建筑所在区域的市场状况作为依据，选取相关的建筑结构。在选取内墙材料期间，承重墙须具备方便拆除、隔声的特征，如若不属于承重墙，可将经济成本适当降低。预制构件的质量控制也因材料本身的不同而有着较大的差异。例如混凝土预制构件需要在一定的条件下养护，对于构件的边缘部位预留的连接部分亦需要有所控制；再如一些不规则的建筑构件，随着智能化的发展，在工厂中进行预制然后运到现场组装，是实现效率提高与质量控制的关键。目前，一些新的技术也应用到了建筑预制构件的生产当中，例如3D打印技术，对于一些特殊形式的构件可以较好的完成，并且3D打印技术还可以对一些建筑废料的材料进行磨碎后再使用，而这种使用则是在工厂中完成。综上所述，建筑构件的质量控制可以从材料选择、预制工厂的条件、养护条件等多方面进行。
        （3）加强节点部位的连接设计是装配式建筑设计的重中之重
        装配节点连接的可靠性是建筑设计的难点也是重点。在发展初期由于节点连接的牢固性受到质疑，因此装配式建筑的发展也受到了一定的影响。笔者以为，装配式节点设计要点以装配式混凝土构件为例，必须留有足够的甩筋，钢筋之间彼此搭接并在搭接部位浇筑高强度混凝土是连接的基本原理。利用构件之间的阴阳关系形成足够的接触面儿是装配式节点的基本原则。尤其是当装配式构件作为受力构件的时候，节点的可靠性更加重要。在一部分建筑中，结构部分是现浇的，而另一部分非承重的构件采用预制装配的方式，这么做的好处是在一定程度上削弱了对于节点强度的依赖。关键环节涉及确定混凝土区域的结构，依据不同层次的设计需要，做好外墙和内墙之间的受力分析，选择合适的受力形式，整个过程要符合设计规范。在混凝土浇筑环节，需要进行相关性分析，从不同类型的作业方式中选择最合适的方式，保证整体优势，提升建筑的整体质量水平。在环形筋连接设计前期，要做好浇筑工作，该环节花费的费用低，周期短，在后续设计和实施环节可更好地满足建筑施工的要求，梁柱节点使用现浇混凝土连接，钢筋混合框架是梁的主要结构框架。这种设计不仅方便节点间的连接，还提升了结构整体的抗侧刚度，使用钢梁作为水平构件的材料，在降低自重的同时实现大跨度。
        结语
        综合上述的分析来看，装配式建筑逐渐突破固有印象中节点不可靠，建筑造型呆板单一的印象，结合智能化设计以及3D打印技术等走向了更加多元的发展，新技术的结合使得装配式建筑在满足经济性和个性需求之间取得了一定的平衡，并且我们相信这种平衡是通过技术解决矛盾的关键。装配式技术在解决一些短平快的项目中有着极大的优势，装配式建筑在某些临时性建筑使用后还可以考虑回收利用，对于建设资源节约型社会也有着积极的意义。我国社会的进步与经济水平的增长，能有效推动建筑领域朝着现代化的方向发展。因此，越来越多的建筑技术得到了广泛的运用，但如果没有妥善地设计建筑工程，将会直接影响建筑物的使用功能，无法充分满足人民群众日常生活、工作或居住的需求。因此，针对该问题，充分探讨了装配式建筑设计在建筑工程设计工作当中的应用策略，提升建筑设计技术水平。
        参考文献：
        [1]王海燕.浅析装配式建筑设计要点及存在问题[J].江西建材，2020（4）：71.
        [2]刘瑶.装配式建筑设计要点及相关问题研究[J].住宅与房地产，2019（21）：59.