預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐及問題探討

董祥龍

武漢華宇業(yè)瑞企業(yè)管理有限公司 湖北武漢 430000

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路和要求

1.1 思路

在采用裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先要明確設(shè)計(jì)思路，因?yàn)檠b配式建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有獨(dú)立性，合理的設(shè)計(jì)可以減少異形構(gòu)件，從而保障裝配式建筑整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，同時(shí)也能降低建設(shè)成本。在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該從尺寸、配筋等多個(gè)方面著手考慮，同時(shí)還要做好節(jié)點(diǎn)錨固、構(gòu)配件拆分等工作[1]。如果采用程序化的設(shè)計(jì)方式，會(huì)導(dǎo)致建筑外形過于單一，梁、板、柱等內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸保守單一，不利于房間利用率的提升。所以，可以利用BIM技術(shù)來優(yōu)化設(shè)計(jì)，從項(xiàng)目規(guī)劃、概算、預(yù)算、物業(yè)等多個(gè)環(huán)節(jié)入手，實(shí)現(xiàn)全生命周期智能動(dòng)態(tài)控制和管理。在 BIM 技術(shù)應(yīng)用的過程中，可以采用revit+國內(nèi)插件進(jìn)行建筑的創(chuàng)建和設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，可以采用PKPM計(jì)算配筋量，同時(shí)也可以對層側(cè)移剛度進(jìn)行計(jì)算。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使設(shè)計(jì)思路更加清晰、合理。

1.2 要求

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要要采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，如上文所述，可以基于 BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要保障結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還要增強(qiáng)建筑功能性，同時(shí)控制工程成本，確保各類資源的合理配置和應(yīng)用，進(jìn)而使裝配式工程的整體效益得到提升，同時(shí)也可以促進(jìn)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)和優(yōu)化。通常，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：一方面，要明確功能需求，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局，詳細(xì)分析柱節(jié)點(diǎn)等內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布情況；另一方面，根據(jù)工程整體水平，對結(jié)構(gòu)體系、材料等參數(shù)進(jìn)行配置和設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)合理。

2 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的意義以及存在的問題分析

2.1 意義分析

預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計(jì)針對的施工條件各有不同。預(yù)制結(jié)構(gòu)配件運(yùn)輸?shù)绞┕龅刂?，工程團(tuán)隊(duì)會(huì)提前開鑿孔洞，以此方便后續(xù)的安裝施工，并保證安裝施工的順利進(jìn)行，減少多余的工序，以免延誤工期。同時(shí)，工程企業(yè)會(huì)和特定的供貨廠商建立合作關(guān)系，結(jié)構(gòu)配件構(gòu)造、拼接和運(yùn)輸?shù)墓ぷ饔晒┴洀S商負(fù)責(zé)，所以，預(yù)制裝配式建筑施工不需要大量的勞動(dòng)力，從而可以幫助企業(yè)節(jié)省更多的成本。另外，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)過程會(huì)全方位考慮機(jī)構(gòu)配件間的連接，提高建筑工程的穩(wěn)定性和防水性能，從而保證建筑工程的使用期限[2]。

2.2 存在的問題分析

首先，預(yù)制結(jié)構(gòu)的外墻與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的水平墻會(huì)存在連接不穩(wěn)定的可能，要解決這一情況，設(shè)計(jì)者必須對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化；其次，由于工程團(tuán)隊(duì)需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案提前制作結(jié)構(gòu)配件，需要和供貨廠商簽訂合同，合同中要精確計(jì)算預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量，不能在后續(xù)施工過程中提出定制配件增加或減量的要求，因此，設(shè)計(jì)者要確保定制配件的質(zhì)量和數(shù)量能夠符合工程施工的實(shí)際要求，運(yùn)輸路線也需要工程團(tuán)隊(duì)提前規(guī)劃確定。同時(shí)，設(shè)計(jì)者還要將定制配件的具體信息和運(yùn)輸路線在工程的設(shè)計(jì)方案中作出詳細(xì)說明，以此來為工程團(tuán)隊(duì)提供更加全面科學(xué)的參考依據(jù)。

3 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用分析

3.1 框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)過程中，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵部分，并且通常會(huì)被應(yīng)用在高層建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，與建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性有緊密聯(lián)系，所以，設(shè)計(jì)單位必須關(guān)注框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。但是，在當(dāng)前的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然存在著很多缺陷和不足，這就需要設(shè)計(jì)人員對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意以下要點(diǎn)：①需要將各個(gè)部位的中心線保持在一個(gè)垂直面中，并在設(shè)計(jì)方案中做出明確規(guī)定。②設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)，還要考慮到多方面的影響因素，如進(jìn)深、裝配條件、連接縫等。③在對預(yù)制元件之間的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要保證節(jié)點(diǎn)受力合理，通過對最不利受力截面的分析確定連接方式，以保證結(jié)構(gòu)連接的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[3]。

3.2 鋼筋連接設(shè)計(jì)

預(yù)制裝配式建筑工程的鋼筋連接非常重要，直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，需要引起設(shè)計(jì)者的重視。首先，設(shè)計(jì)者要對配筋進(jìn)行精確的計(jì)算，合理確定鋼筋間距。另外，對于鋼筋材料的連接設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)具體情況確定鋼筋連接方法（通常有焊接、綁扎搭接、套管灌漿、機(jī)械連接等主要連接方式）。同時(shí)，由于工序錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致工程的進(jìn)度受影響，故而設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要關(guān)注梁柱節(jié)點(diǎn)的定位。

3.3 節(jié)點(diǎn)防水設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)防水設(shè)計(jì)只能阻止自然降水進(jìn)入建筑結(jié)構(gòu)，在空氣濕度較大時(shí)無法發(fā)揮作用，不能滿足預(yù)制裝配式建筑工程的防水設(shè)計(jì)要求，因此，設(shè)計(jì)者要對節(jié)點(diǎn)防水設(shè)計(jì)措施進(jìn)行創(chuàng)新和調(diào)整，不僅要設(shè)置排水通道，還要對墻體裂縫進(jìn)行處理，以此增強(qiáng)建筑工程的防水性，避免滲水對工程穩(wěn)定性造成破壞。

3.4 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段建筑領(lǐng)域?qū)ㄖこ痰木G色設(shè)計(jì)越來越重視，為此預(yù)制裝配式建筑工程設(shè)計(jì)者應(yīng)采取措施提高建筑的環(huán)境適宜性，并在建筑設(shè)計(jì)過程中落實(shí)綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。其次，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還要在設(shè)計(jì)階段注重對工程場地周邊環(huán)境資源的充分利用。在這個(gè)過程中，設(shè)計(jì)者需要先對建筑周圍的氣候和環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)查，掌握其特點(diǎn)，通過科學(xué)的選址，合理地確定建筑的朝向，提高建筑工程的通風(fēng)與采光條件，減少建筑暖通空調(diào)和照明設(shè)備的耗能。運(yùn)用環(huán)境資源時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以利用能源收集設(shè)備和能源轉(zhuǎn)換設(shè)備獲取所需資源，從而發(fā)揮環(huán)境資源的最大功效，強(qiáng)化綠色設(shè)計(jì)的效果。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的意義以及存在的問題等方面的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并對預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)中的混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、鋼筋連接設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)防水設(shè)計(jì)、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)等具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望對相關(guān)人士提供一定的參考。