装配式建筑的设计与应用

发表时间:2021/4/7   来源:《建筑实践》2020年第36期   作者:冉超 董超 苟林林
[导读] 与传统化建筑相比,装配式结构设计有更多优势,
        冉超  董超  苟林林
        中联西北工程设计研究院有限公司   陕西    西安  710077
        
        摘要:与传统化建筑相比,装配式结构设计有更多优势,但在施工时会受到外界各类因素的影响而引发诸多的不确定性事件。所以,要分析考量施工时的各类不利因素,以防其影响工程,导致工期延后。同时也考验着设计工作者,只有将外界条件和影响因素进行更为全方位的分析与理解,才可在设计时做到以不变应万变。
        关键词:装配式;建筑设计;完善建议
        引言
        科技发展迅猛,建筑行业运用的技术也是不断推陈出新,如今建筑行业发展的趋势是更为节省、更为集成、更为装配化,装配式建筑发展速度非常快,而且推广范围越发宽泛。建筑行业蓬勃发展的同时,大家更为注重环保、节能,装配式建筑恰好拥有这些特,为减少施工给环境带来的不良影响,装配式建筑的建筑垃圾不多,且能够自由搭配及迅速安装。
        1装配式建筑的优势与发展
        首先,运用装配式建筑技术,来促使建筑行业进入一个全新的发展阶段。装配式技术中工业标准化的应用,将轻工业理念很好地应用在建筑行业之中。应用搭积木的形式来显著改善建筑行业施工方向,另外该类转变已经逐步地发展为主流趋势,其正走向一个全新的技术发展时代。其次,装配式施工有利于节能环保目标的达成。在装配式建筑施工时,建筑细部构建通常都是在工厂中集中化生产,可节省施工材料。另外,还可减少因施工而引发的粉尘、噪声污染,从而可选择运用新型化材料来减少热损失的出现。不但可提高控制质量,还可改善人们的生活环境。再次,装配式建筑能缩短施工工期。建筑施工被细化分为工厂施工与现场施工,不但可提高施工速度,还可缩短施工工期。装配式建筑施工受到外界环境与气候方面的影响较小,可直接提高建筑整体效益。与此同时,在装配式建筑施工的时候,对于人工数量需求变小,而之前较为传统化的现浇钢筋混凝土建筑需诸多施工人员进入现场予以施工。运用装配式结构方法可降低人工数量,缩短工期会显著提高效益,为行业走向可持续发展奠定坚实的基础。最后,装配式建筑可显著提升施工质量。传统建筑施工工艺相对繁杂,针对驻地现场施工人员来分析,人员流动量相对较大,所掌握的技术也具有难度,难以保障施工质量。但是装配式建筑施工为工程化生产,可确保构件质量。在此基础之上,仅需确保组合拼装质量,规避了现浇建筑施工阶段所发生的各类问题。
        2装配式建筑设计要点分析
        2.1框架结构优化设计
        在预制装配式建筑的设计过程中,框架结构设计是其中的关键部分,并且通常会被应用在高层建筑的设计实践中,与建筑结构的稳定性和完整性有紧密联系,所以,设计单位必须关注框架结构的优化设计。但是,在当前的框架结构设计中仍然存在着很多缺陷和不足,这就需要设计人员对框架结构进行优化设计。设计框架结构时,设计人员应注意以下要点:1)需要将各个部位的中心线保持在一个垂直面中,并在设计方案中做出明确规定。2)设计人员需要进行分块设计,还要考虑到多方面的影响因素,如进深、装配条件、连接缝等。3)在对预制元件之间的连接节点进行设计时,设计人员需要保证节点受力合理,通过对最不利受力截面的分析确定连接方式,以保证结构连接的稳定性,提高结构强度。
        2.2钢筋连接设计
        预制装配式建筑工程的钢筋连接非常重要,直接影响着建筑结构的稳定性,因此,需要引起设计者的重视。首先,设计者要对配筋进行精确的计算,合理确定钢筋间距。另外,对于钢筋材料的连接设计,设计人员必须根据具体情况确定钢筋连接方法(通常有焊接、绑扎搭接、套管灌浆、机械连接等主要连接方式)。同时,由于工序错误会导致工程的进度受影响,故而设计团队要关注梁柱节点的定位。
        2.3节点防水设计
        传统的结构节点防水设计只能阻止自然降水进入建筑结构,在空气湿度较大时无法发挥作用,不能满足预制装配式建筑工程的防水设计要求,因此,设计者要对节点防水设计措施进行创新和调整,不仅要设置排水通道,还要对墙体裂缝进行处理,以此增强建筑工程的防水性,避免渗水对工程稳定性造成破坏。
        2.4环境适应性设计
        现阶段建筑领域对建筑工程的绿色设计越来越重视,为此预制装配式建筑工程设计者应采取措施提高建筑的环境适宜性,并在建筑设计过程中落实绿色环保的设计理念。其次,设计团队还要在设计阶段注重对工程场地周边环境资源的充分利用。

在这个过程中,设计者需要先对建筑周围的气候和环境条件进行调查,掌握其特点,通过科学的选址,合理地确定建筑的朝向,提高建筑工程的通风与采光条件,减少建筑暖通空调和照明设备的耗能。运用环境资源时,设计团队可以利用能源收集设备和能源转换设备获取所需资源,从而发挥环境资源的最大功效,强化绿色设计的效果。
        3完善装配式建筑设计的建议
        3.1提高设计人员的专业技术能力
        装配式建筑在近些年来虽然已经有了一定程度的发展,但是在我国建筑行业之中仍旧属于一个新兴的范围,因而当下仍旧缺乏相应的设计人才。所以相应的建筑建设企业对于设计人才专业技术能力的提升是当下需要解决的一个重要问题。装配式建筑设计人才所需要具备的素质是多种多样的,不仅需要掌握建筑本身设计的知识,而且还要了解对建筑进行结构以及各个零部件的设计问题。企业需要对现有的建筑设计人才进行培养,也需要对新人才招聘提升,相应的门槛不断提高设计人员的专业技术能力,打造一流的装配式建筑设计团队。
        3.2配合相关方面的政策支持控制经济成本
        当下装配式建筑的发展仍旧处于起步阶段,因而政府需要出台相应的政策,对经济成本的控制进行一定程度的支持,这样才能够尽可能保障行业健康发展。所以政府有关部门需要与相应的主体企业进行联系,然后了解当前装配建筑市场的状况,依据相应的问题出台政策以及相关的标准,对经济成本进行一定程度的控制。
        3.3以信息化技术提升设计科学性
        在当下的建筑设计过程之中,越来越多应用到信息化技术,装配式建筑的设计也不例外。而且当下对于建筑建设设计的要求精度越来越高,装配式建筑对于精度的要求更高,尤其是各个零部件的设计,利用信息化技术进行调整已经是大势所趋。可以利用信息化技术在设计的过程中对于建筑的相应参数进行规范和计算,这样可以降低人工设计过程之中出现的失误。
        3.4对结构体系进行合理的选择
        对于装配式建筑结构体系进行合适选择,这对于建筑本身整体的设计具有非常重要的指导意义。因为选择了较为科学的建立结构体系,可以在一定程度上提升建筑本身的稳定性。比如在对外墙进行设计时,可以更加灵活地使用相应的装饰和温度的保持,以及相应采光等各种功能于一体。
        3.5结合 BIM 技术的应用
        建造 BIM 模型,将项目各类相关信息集成在一个参数模型中,包括建筑、结构、给排水、暖通、电气等多项技术内容。从项目规划设计起步,直到生产、安装调试、装修和运行维护等过程,传递数据和信息,增强建筑工程设计人员对建筑信息模式的理解,提高设计应对能力和效率,可减少设计错误和设计变更,最大限度地避免拆改,减少对结构的破坏,提高工程质量,更有利于保证施工工期,节约工程投资。在后期的运维中,将 BIM模型集成到运维平台,在其生命周期内不断地进行维护,可以提高建筑物运营维护过程的系统性、可控性、高效性。
        3.6合理控制施工成本
        装配式建筑在进行施工时需要将预制的构件运输到施工场地,而不同的构件生产地点不同,这无疑增加了构件运输所花费的资金和时间,进而导致施工成本的增加。因此,为了促进装配式建筑的发展,就必须对如何降低施工成本进行分析研究。目前,虽然构件运输费用相对较高,但这并非是一种常态,随着装配式建筑预制构件从生产到安装走向集成化和专业化并形成一套较为完善的流程体系后,相关运输成本会大大降低,并且产量也会大幅度提升。在施工现场对构件进行装配时需要运用到相应的吊装机械设备,而此类设备大多价格较为昂贵,也会造成施工成本的增加。因此,为了实现对成本的控制,需要加强现代化、自动化、智能化技术的运用,科学合理地对构件进行组装,使整体施工更加便捷、效率,从而有效降低施工成本。
        结束语
        总的来说装配式建筑的设计虽然已经有了一定程度的发展,但是当下仍旧存在着一些问题,需要相应研究人员和学者不断的研究和努力,必要时可以借鉴西方在装配式建筑设计上的一些先进经验,融合到我国的建筑上来,为我国装配式建筑的发展作出贡献。
        参考文献
        [1]梁逢灵.装配式建筑结构设计中必须考虑的施工因素[J].住宅与房地产,2020(3):97.
        [2]嵇蕾.装配式建筑结构设计中必须考虑的施工因素分析[J].河南建材,2019(6):240.
        [3]王军.装配式建筑结构设计中必须考虑的施工因素[J].智能城市,2019,5(20):67–68.
        [4]严景彦,纪冉.装配式建筑结构设计中必须考虑的施工因素[J].建筑安全,2018,033(4):39–41.
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