預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐及問題研究

廖原，馬松，孫磊

（1.青建集團(tuán)股份公司，山東 青島 266071；2.青島國清置業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 青島 266070）

預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)在該施工技術(shù)應(yīng)用過程中有著非常重要的意義，其設(shè)計(jì)效果直接影響到預(yù)制裝配式建設(shè)的后期施工質(zhì)量與施工效益。因此在進(jìn)行建筑施工方案的設(shè)計(jì)過程中，也就需要結(jié)合建筑工程的實(shí)際施工需求以及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，進(jìn)行施工方案的合理設(shè)計(jì)，從而為后續(xù)工程施工奠定良好基礎(chǔ)，對(duì)于預(yù)制裝配式建筑施工效益和施工質(zhì)量的提升有著重要意義。

1 預(yù)制裝配式建筑概述以及應(yīng)用重要性

預(yù)制裝配式建筑主要指的是將建筑施工的重要構(gòu)件提前在工程內(nèi)進(jìn)行預(yù)制，隨后在組裝完成之后運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝的新型建筑施工方式。在采用預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)時(shí)，需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行鋼筋孔洞位置的預(yù)留，在具體施工中可以通過混凝土灌注方式實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的固定處理。此外，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)建筑施工環(huán)節(jié)的信息化管理，確保預(yù)制裝配式建筑的整體施工效果。

較之于傳統(tǒng)的建筑施工模式，預(yù)制裝配式建筑在具體施工中還具有以下應(yīng)用優(yōu)勢:①通過預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)，不需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行建筑構(gòu)件的制作，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場各項(xiàng)資源的高效與合理配置，還能夠促進(jìn)建筑工程的施工效率進(jìn)一步提高。②預(yù)制裝配式建筑在施工過程中使用的構(gòu)件是由工廠統(tǒng)一制作、組裝與運(yùn)送的，在安裝現(xiàn)場對(duì)于施工人員以及技術(shù)人員的要求不高，從而顯著減少建筑工程施工中的勞動(dòng)成本。③在預(yù)制裝配式建筑施工過程中，需要預(yù)留孔洞，這樣能夠減少后續(xù)施工中開洞以及埋件安裝等施工環(huán)節(jié)，從而提升施工效率，縮短各個(gè)分項(xiàng)工程的施工周期。

2 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中存在的幾點(diǎn)問題

我國應(yīng)用預(yù)制裝配式施工技術(shù)的時(shí)間比較短，在具體設(shè)計(jì)工作中也存在有較多的問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①建筑平面是需要結(jié)合地形以及使用功能進(jìn)行確定的，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，采用平面所需的模具會(huì)導(dǎo)致施工成本大幅度增加，需要在設(shè)計(jì)中綜合各種簡述設(shè)計(jì)方式，來獲得良好的施工設(shè)計(jì)效果。②一般建筑外圍護(hù)墻也會(huì)采用預(yù)制結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，但是在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件吊裝以及連接設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)跟預(yù)制結(jié)構(gòu)之間的連接精度也會(huì)提出非常高的要求，這也是在設(shè)計(jì)實(shí)踐中存在的重要問題之一。③在進(jìn)行整體預(yù)制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，要求設(shè)計(jì)人員能夠就預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量以及系統(tǒng)合理性進(jìn)行明確，并要進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸通道的合理設(shè)計(jì)，也就對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐工作造成了一定難度。④在開展預(yù)制構(gòu)件的吊裝以及接縫處理過程中，設(shè)計(jì)人員還需要在具體設(shè)計(jì)工作中充分考慮到抗震以及防水設(shè)計(jì)要求，以保障鋼筋連接設(shè)計(jì)的合理性。

3 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 鋼筋連接設(shè)計(jì)

鋼筋連接作為預(yù)制裝配式建筑施工中的重要環(huán)節(jié)，在對(duì)該施工環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)計(jì)人員做好以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：①進(jìn)行鋼筋配筋以及配筋率的合理設(shè)計(jì)，需滿足建筑物抗震性能的實(shí)際需求。在結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上做好墻體軸線的控制工作，確保建筑物的結(jié)構(gòu)受力能夠滿足后期的使用需求。此外在設(shè)計(jì)過程中，可以通過暗樁設(shè)置的方式，進(jìn)一步提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能以及連接合理性。②做好剪力墻配筋水平分布情況的合理設(shè)計(jì)，該階段需要保障豎向以及水平向上均勻分布的配筋率均能夠控制在0.25%以上，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)墻體部位的配筋率則需要控制在0.3%以上。③對(duì)預(yù)制裝配式建筑的鋼筋焊接搭接設(shè)計(jì)時(shí)，要做好搭接距離的合理設(shè)計(jì)，結(jié)合工程項(xiàng)目施工特點(diǎn)選擇合理的焊接與連接方式。因?yàn)轭A(yù)制裝配式建筑多為高層建筑，在剪力墻施工過程中還要耗費(fèi)大量的鋼筋，也就容易出現(xiàn)密集梁柱節(jié)點(diǎn)。這就需要設(shè)計(jì)人員能夠?qū)α褐?jié)點(diǎn)的位置以及施工順序進(jìn)行明確，避免因?yàn)槲恢靡约绊樞騿栴}對(duì)于工程施工質(zhì)量所造成的影響。④在鋼筋安裝環(huán)節(jié)還需要對(duì)鋼筋規(guī)格以及焊接位置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而保障整個(gè)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，其設(shè)計(jì)效果直接影響到建筑物的施工質(zhì)量以及后期使用安全性，也就需要設(shè)計(jì)人員能夠做好對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。在實(shí)踐設(shè)計(jì)過程中首先需要進(jìn)行施工材料的合理選擇，做好所有材料質(zhì)量的檢驗(yàn)和控制工作。此外要加強(qiáng)對(duì)澆筑攪拌時(shí)間的控制，避免水泥水化反應(yīng)不充分所導(dǎo)致的混凝土性能發(fā)揮不足問題出現(xiàn)，從而保障混凝土構(gòu)件的使用性能。為了促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)墻體進(jìn)一步提升，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要通過鋼筋在混凝土中的界面提升減少混凝土施工中對(duì)于構(gòu)件所造成的磨損度。除了做好混凝土材料質(zhì)量的管理之外，還要做好各種混合材料配制比以及配制時(shí)間的合理設(shè)計(jì)。要求所有配置的混合材料均能夠滿足建筑工程的實(shí)際施工需求。在施工結(jié)束之后要做好混凝土構(gòu)件的保養(yǎng)與維護(hù)工作，安排專人負(fù)責(zé)，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度以及裂縫等問題做好日常巡查工作，還要通過針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)策略來保障混凝土澆筑施工效果，促進(jìn)預(yù)制裝配式建筑工程的整體施工效果得到進(jìn)一步提升。

3.3 外墻施工設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行外墻施工設(shè)計(jì)過程中，首先需要準(zhǔn)備好施工所需的各種材料與工具，具體有墻板、水平測量儀、密封條以及防水砂漿等。隨后設(shè)計(jì)人員需要做好現(xiàn)場的勘探工作，通過測量儀完成各項(xiàng)測量控制，準(zhǔn)確定位標(biāo)高并粘貼好墻板，從而保障墻體設(shè)計(jì)的合理性。

3.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在構(gòu)件設(shè)計(jì)過程中，需要遵循標(biāo)準(zhǔn)化以及模數(shù)化的設(shè)計(jì)原則，盡可能減少構(gòu)件的類型，借此獲得良好的構(gòu)件設(shè)計(jì)效果。對(duì)于一些施工中需要多開洞或者異形等復(fù)雜施工部位，可以通過現(xiàn)澆方式進(jìn)行工程施工。在具體設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的重量與尺寸進(jìn)行明確，該環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)人員還要對(duì)項(xiàng)目地區(qū)構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及吊裝情況進(jìn)行綜合性的考慮。如果構(gòu)件自身的尺寸比較大，可以適當(dāng)增加構(gòu)件的脫模以及吊裝預(yù)埋的吊點(diǎn)數(shù)量。在預(yù)制外墻板材料選擇過程中，需要結(jié)合該區(qū)域的氣候條件以及保溫隔熱的實(shí)際需求進(jìn)行選擇，還需要對(duì)空調(diào)預(yù)留洞以及散熱器預(yù)埋件的安裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合性考慮，保障設(shè)計(jì)方案的后續(xù)應(yīng)用效果。在對(duì)非承重內(nèi)墻進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員一般還可以選擇一些重量比較強(qiáng)以及容易拆卸安裝的隔墻板，結(jié)合使用功能進(jìn)行室內(nèi)空間靈活分割。在廚房與衛(wèi)生間等長期處于潮濕空間的墻體設(shè)計(jì)過程中，要求其能夠具備有良好的防水性能以及清潔性能，避免潮濕環(huán)境對(duì)于外墻體后期使用情況所造成的影響。最后在設(shè)計(jì)中要對(duì)內(nèi)隔墻板以及設(shè)備管線等因素進(jìn)行綜合性考慮，確保各構(gòu)配件的連接合理性，從而獲得良好的構(gòu)件設(shè)計(jì)效果。

3.5 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)也是預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在該設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于外墻板接縫以及門窗洞口等一些防水性能薄弱的位置，要根據(jù)符合建筑物物理性能和力學(xué)性能等要求，進(jìn)行構(gòu)造節(jié)點(diǎn)和材料的合理選擇。在對(duì)各類接縫的施工設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)建筑工程實(shí)際情況與氣候條件，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的合理設(shè)計(jì)。對(duì)外墻板垂直縫進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，要實(shí)現(xiàn)材料防水與構(gòu)造防水兩者的有機(jī)結(jié)合，對(duì)于承重構(gòu)件的鋼筋混凝土，通過預(yù)留鋼筋焊接縫的方式進(jìn)行工程施工，隨后利用防滲混凝土進(jìn)行接縫的現(xiàn)澆處理。針對(duì)部分非承重墻垂直縫，可以通過槽口縫以及平口縫等形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)外墻板的水平縫，可以通過高低縫或者企口縫的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保外墻板水平縫的防水性能。

4 結(jié)語

綜上所述，預(yù)制裝配式建筑作為一種現(xiàn)代的建筑施工模式，對(duì)于建筑工程整體施工效率及效益的提升有著重要意義。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)作為預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的重要應(yīng)用環(huán)節(jié)，在現(xiàn)階段預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)過程中還存在有比較多的問題，需要相關(guān)建筑設(shè)計(jì)人員能夠嚴(yán)格遵循預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)要求與標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計(jì)工作，確保設(shè)計(jì)方案的合理性與有效性，這樣才能夠?yàn)楹罄m(xù)的預(yù)制裝配式建筑施工起到良好的引導(dǎo)作用，從而保障建筑項(xiàng)目的有序開展。