李敏
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摘要:近年来,装配式建筑经过大量实践,已形成成熟的设计、生产、施工体系,然而装配式设计仍然偏重于结构设计,建筑设计与建筑细部构造设计的资料寥寥,以西北旺新村C2地块棚户区改造安置房项目为例,深入探讨装配式建筑设计中建筑专业在项目的方案阶段、初步设计阶段、施工图阶段应完成的内容与注意的问题。
关键词:装配式建筑设计;模块化设计;专业配合;节点构造设计
中图分类号:TU243 文献标识码:A
1 引言
与传统装配式建筑相比,现代装配式建筑在抗震设计、构件制作和设计等方面具有更好的质量特性。但是,装配式建筑在我国的应用还不成熟,而且这个行业的发展也不稳定,因此在装配式建筑的应用过程中难免会存在一些不足。例如,一些参与建设的开发商,可能因为对配套建筑了解不够,在开发设计决策时可能没有充分考虑现状。同时,由于相关设计院人员缺乏设计经验,导致零部件在生产设计过程中的设计与厂家脱节,导致最终设计结果不尽如人意。同时也存在生产成本高、计划资金与实际生产设计难以匹配等问题。
2 装配式建筑设计思路
(1)在方案阶段,应协调建设、设计、装配部件生产厂家、施工各方之间的关系,共同对住宅的总平面、户型、立面进行优化设计。在满足使用方需求的前提下,使户型、单元、楼/电梯核心筒、厨房、卫生间、立面开窗尺寸标准化、模数化、系列化,论证预制构件的技术可行性和经济性,进行整体策划,提出最佳方案。与此同时,建筑、结构、设备、装修等专业及部件生产厂家也应密切配合,对预制构件的尺寸、形状、节点构造提出具体技术要求,并对制作、运输安装和施工全过程的可行性以及造价等进行预测。这项工作会对结构布置的合理性和工程造价的准确性产生很大的影响,因此十分重要。(2)在初步设计阶段,建筑专业要根据装配式建筑的特点,配合结构专业重新调整户型剪力墙体位置,确保没有异形楼板与墙板,减少预制板生产难度及施工难度。与结构专业、设备专业、精装设计专业配合,确定厨具、卫生器具的管线位置与走向,减少预制墙体的管线预留,为施工图设计、工厂加工、主体施工带来便利。(3)在施工图阶段,各专业通力配合,通过精确的计算把控,优化施工图,降低土建造价。其中,应特别注意装配式结构预制构件间的连接部位和预制构件与非预制构件(现浇段)的连接部位防水隔音的细节处理。在预制构件深化设计阶段,预制构件生产厂家可将各部件部品(如门窗、外挂太阳能板)的预留预埋、精装设计等所需的预留孔洞、预埋件一并完成,避免后凿、切割等伤及构件,影响质量和观感。
3 装配式建筑设计方法
3.1 为预制构件保留的预嵌入管道
装配式施工具有分散性,因此为了保证组装后的机电设备等能够与建筑物高效结合,必须要先做好预留工作,根据预制构件的实际情况,进行嵌入管道的设计工作。机电加深设计工作主要包括预制垂直构件、建筑物建设预制剪力墙、预制柱设计等,同时,施工人员还应当对于建筑物内部的预制梁、层压板进行建设,使预制构件安装的时候,建筑物的承载力度达标。为了提升嵌入管道、剪力墙结构等建设的合理性,可以利用智能化的BIM技术手段进行模型的建设,将建筑物的实际参数进行输入,同时将预制零部件的数据进行输入,建立模型,结合模型进行分析,保证精度生产,提升设计深度。
3.2 建筑集成化设计
(1)协同设计。
协同设计有多种方法,可以通过协同工作软件和互联网等手段提高协同的效率和质量,如运用BIM技术,从项目技术策划阶段开始,贯穿设计、生产、施工、运营维护各个环节,保证建筑信息在全过程的有效衔接。(2)体系集成设计。体系集成主要解决装配式建筑部品生产、施工安装等全过程实施的系统性问题,通常采用建筑通用体系来整合设计与集成技术,通过各阶段的设计协同,保证设计和施工相互衔接,保障建筑的性能与品质。SI建筑的体系集成基于长寿化可持续建设设计方法,在全生命期内提升建筑的资产价值和使用价值,是今后集成设计的重要方向。(3)技术集成设计。设计集成的系统性策略和开放性体系落实到实践中,都需要转化为对技术集成的创造和应用,利用创新技术研发综合解决设计问题。比如,装配式内装以工业化生产方式为基础,采用工厂制造的内装部品,部品安装采用干式工法与施工工艺,其技术集成的作业场没有泥沙尘埃,既干净又独立。整体工作环境得到改善,可大力提升建筑产品的工程质量与品质。
3.3 调整设计标准
制定有效地构件设计标准,在装配式建筑构件设计中,形成有效地标准设计体系可以不断提高设计质量。这种建筑基于装配式建筑的特点要求,比普通住宅更重要的是规范化的设计体系,让我们更加严格。装配式建筑的需求日益增长。不仅注重内部功能,而且对外部设计提出了更高的要求。传统的有序规范的建筑结构正逐渐被这种趋势所淘汰。有意识地在建筑中添加不同种类的预制构件,使整个建筑看起来更加丰富多彩。层次化的外观形象可以得到更多消费者的青睐。例如,对于走廊式或厅式组合,需要根据实际匹配调整空间构件模块。同时,根据建筑空间利用率和区域的不同特点,对原有的设计布局构件也要求进行修改和调整。
3.4 节点设计
预制外墙板的板缝处,应保持墙体保温性能的连续性,如果外页板有渗水现象,会破坏外页板的安全性。相对普通建筑,预制建筑更需注意外墙的防水性能,通过材料防水和构造防水两道防水措施,做好防水节点的构造设计。主要连接节点形式为L形、T形、一字形三种。在施工过程中预制构件与现浇混凝土间的缝隙采用发泡聚氨酯,先封堵密实后打胶。拼缝处密封胶打注必须饱满、密实、连续、均匀、无气泡,宽度和深度符合要求,胶缝应横平竖直、深浅一致、宽窄均匀、光滑顺直。施工方严格按此节点施工,方可避免渗水隐患。
3.5 平/立面标准化设计
平面设计首先要减少平面的凸凹变化,避免不规则和不均匀布局,使平面规整;其次要尽可能采用大开间、大进深的布置方式,提高空间的灵活性、可变性;最后可以发挥标准化模块的多样性,进行多样的组合设计。装配式建筑立面标准化则是在平面标准化的基础上,将建筑外围护系统中重要的组成要素标准化,主要涉及外墙板、门窗构件、阳台和空调板等。
4 结束语
通常认为在装配式建筑设计中,结构专业占比较大,建筑师的工作较为常规,然而在实际的工程中,建筑专业在装配式建筑设计中的作用十分重要。从前期配合投资方对装配率的选择,方案阶段的标准化、系列化、模块化设计,初步设计阶段的结构墙体的调整,施工图阶段的模数化、精细化设计以及构造节点设计,最终造价的控制,建筑设计贯穿了装配式建筑设计全过程,为装配式建筑提供了基础支撑及全程保障。在装配式建筑设计中,建筑师应及早介入,主动了解装配式建筑的特点,根据不同的项目特征进行建筑设计。
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