裝配式建筑設計及施工要點分析

陳 晶 韓佳強

（濰坊市建筑設計研究院有限責任公司，山東 濰坊 261205）

裝配式建筑是新時代我國建筑行業工業化轉型發展產生的必然結果。從特征方面看，裝配式建筑工藝流程少、施工建設速度快、資源投入小。通過對裝配式建筑的生產建設，既可以減少了對資源的浪費，規避傳統建筑能耗大、污染大的實際問題。也能夠借助新材料、新工藝、新技術的運用，加快我國建筑產業結構的優化調整。尤其在“十四五”規劃建議提出新基建與數字化融合發展目標之后，大力推進裝配式建筑的發展，有利于全面提升建筑產品的智能化水平，使建筑行業在新時期，向著智慧建筑生產建設方向進行升級。

1 裝配式建筑技術的比較優勢分析

1.1 能源消耗低

裝配式建筑采用工業化的生產制造工藝，可以通過工廠預制、施工現場預制的途徑，先完成各類部件的預制生產，再通過拼裝式工藝，完成建筑產品的生產建設。與傳統建筑的施工相比，可以省去吊籃、支模等工序。按照現階段的實踐經驗看，施工建設階段可以減少15%的能源消耗。同時，在保溫隔熱方面，可減少25%～35%的能耗耗費。水資源節約幅度在36%以上。

1.2 經濟效益高

由于裝配式建筑施工工序比較少，在實際的施工環節，減少了技術、人力、材料、設備等方面的資源投入。因而，在整體上實現了成本節約，提高了經濟效益。從每平方米的裝配工程、給排水工程、采暖工程、電氣工程、人防工程等投入成本看，預制裝配式明顯優于現澆模式。以2020年建筑行業各類工程每平方米的平均價位進行對比分析，可以發現傳統建筑每平方米的造價相對較高。而且，在每項工程中均不具有比較優勢。反之，預制裝配式建筑應用后，不僅在市場獲得了較好反響。并且，擴大了建筑企業的可營利空間。兩種模式下，每平方米工程價位比較見表1。

表+ 現澆模式與預制裝配式建筑每平方米價位比較/元/m2

1.3 環境效益好

裝配式建筑能夠產出綜合效益，在經濟效益之外，環境效益相對較好。例如，在建筑垃圾總量方面，僅占到傳統建筑垃圾總量的30%，粉塵僅有20%，而且，能夠減少1515dB的噪聲。另外，在地震力方面，預制裝配式比現澆模式也具有明顯的優勢。例如，在墻梁節點方面，屈服前層間剛度、最大層間剪力、峰值層間位移、峰值層間位移角方面，預制裝配式與現澆模式之間相差比例僅為4.6%、8.8%、4.3%、4.3%。所以，裝配式剪力墻結構與現澆結構在抗震能力方面，也能夠滿足建筑體的實際需求。

2 裝配式建筑設計及施工要點分析

2.1 工程概況

以某裝配式住宅建筑工程為例，住宅樓8棟、電房1棟、商業樓6棟。其中，商業樓負一層為停車庫。工程結構為裝配剪力墻，其中的預制構件包括了內隔墻、外墻、樓梯，以及預制板、預制梁等。

2.2 裝配式建筑設計要點

2.2.1 拆分、深化設計

裝配式建筑設計中，預制構件的設計與預制生產制造密切關聯，對于構件設計的標準化程度具有嚴格要求。因而，在預制生產之前，要求對預制構件進行合理的拆分設計、深化設計。通常在設計過程中，要求按照方案設計、初步設計、施工圖設計按部就班完成總體設計。再利用BIM建模的方式，對其中的預制構件進行優化處理，確保拆分設計、深化設計的全面性、有效性。尤其在預留孔洞、預埋件位置定位、機電預留管線方面，精確性要求達到100%，預防預制環節下料作業、預制產品時的有效性。

2.2.2 連接設計

裝配式建筑的連接方式十分復雜，如在框架結構中就包括了剛性連接、非剛性連接。而且，在裝配式框架結構中的水平方向、垂直方向之間的位置，通常需要采用套筒灌漿連接。因此，在實際的連接設計環節，一方面，要注重接頭質量的控制。另一方面，則需要對鋼筋接頭的混凝土灌注厚度進行有效控制。例如，在預制剪力墻方面，該厚度應該控制在不小于15mm的范圍。套筒間的凈距離尺寸，應該以不小于25mm為宜。鋼筋接頭位置的保護層厚度應該控制在不小于20mm的范圍。再如，在預制梁端面位置，要求設計相應的鍵槽（以粗糙面為準），此時，應該注重對其規格、數量的精準控制。對于后澆混凝土、預制剪力墻結合部位的，應該注意對不同面的區分。嚴格按照側面設置鍵槽、底面與頂面設置粗糙面的方案進行細致設計。按照常規的施工經驗值與設計值情況看，需要將結合面中的粗糙面面積，控制在總面積的80%以上。另外，由于粗糙面中要按照凹凸形狀進行設置。因而，在預制板、預制梁端、預制墻端，應該結合實際施工需求，將三者粗糙面中的凹凸深度設計值分別控制在不小于4mm、6mm、6mm。

2.2.3 構造設計

在該工程中，采用了預制疊合單向板，要求將預留孔洞設置在底板位置。因此，在構造設計環節，如果預留洞寬度小于300mm，那么，應該采用直接插入受力鋼筋的設計方案。如果預留洞寬不小于300mm，且在1000mm以內，那么，應該采用設置除加筋的設計方案。具體可以將附加筋設置在預留洞兩側。根據以往的設計經驗看，截斷鋼筋的截面積應該小于附加筋的總截面積，這樣才能保障附加筋發揮應有的作用。在立面、屋面收進樓層，如果沒有設置后澆鋼筋混凝土圈梁，需要配套的設置水平后澆帶。通常在設置水平后澆帶時，要求配套地選擇12mm以上的鋼筋，進行縱向鋪設（以不少于2根為宜），保障其穩固性。如果已經設置，則應該注重連接位置的穩固性控制，做好連接部位的形狀、尺寸等控制。

2.2.4 防水設計

裝配式建筑中的預制外墻、預制樓板，與外界環境接觸時間長、接觸面積大。當其暴露在自然環境后，應該根據實際的光照因素、雨雪因素、生活用水因素等，針對連接位置進行重點防水處理。例如，在該項目中，采用了封閉型防水設計方案，利用“預制三明治外墻板”達到了防水密封處理要求。實現了外側密封膠加泡沫棒防護、減壓空間橡膠條壓緊防護、內側灌漿防護。起到了較好的防水效果。

2.3 裝配式建筑施工要點分析

在施工準備階段，需要做好預制構件的運輸質量控制、堆放安全管理。例如，在運輸環節，需要選擇低平板車，并利用專用架，對預制構件進行科學固定。通常應該按照豎立方式，對預制剪力墻進行固定。同時，根據平放方式，對預制樓梯、預制底板（疊合板）、預制陽臺等進行合理地固定。這樣，有利于運輸的安全性。再如，在堆放方面，應該以實際施工吊裝的便利性為準，選定堆放場地。在完成清理、配套設施設置后，可以將運輸進場的預制構件按照編碼順序進行堆放。無論在運輸環節、堆放環節，均應做好墊平處理工作，預防倒塌、碰撞事故的發生等。

在施工安裝環節，要求嚴格遵循施工工藝按部就班操作。首先，應該先對預制構件在吊裝、安裝就位、連接施工各環節的誤差，進行精準檢測、合理控制。其次，要求按照施工組織設計方案，實施各項資源配置，通過質量管理小組，全面開展施工前的培訓、施工中的指標化評估、指標化監督，做好安裝諸環節的質量控制等。

3 結語

通過以上分析可看出，裝配式建筑設計環節在整個產品生產制造產業鏈條中占據著重要地位。因此，在預制構件的拆分、深化、構造、連接、防水等各個設計環節，均要求做到巨細無遺。而且，進入施工階段后，一方面，應該預先做好構件運輸、堆放處理等準備工作。另一方面，則應該根據預制構件的吊裝、安裝、連接施工誤差標準控制范圍，做好施工質量控制工作。建議在裝配式建筑設計與施工諸環節，引入全要素分析方法與指標化管理方法。既有利于設計與施工要素的清晰化、明確化，也有利于從技術質量指標控制的角度，增強設計效果與施工質量。