探析裝配式建筑對現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的影響

王光輝

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西長治 046000）

0 引言

在建筑行業(yè)逐漸朝著工業(yè)化、智能化方向發(fā)展的背景下，現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)、模式、流程等獲得了極大的創(chuàng)新，為施工建設(shè)提供了可行的思路，確保方案設(shè)計(jì)、構(gòu)件制作、施工管理等工作的高效落實(shí)，使其在減少周邊土地、水利、空氣污染的同時(shí)提高工程建筑施工質(zhì)量及效率，盡量避免施工現(xiàn)場出現(xiàn)大規(guī)模施工作業(yè)，推動(dòng)整個(gè)工程建筑行業(yè)的高速、健康發(fā)展。

1 裝配式建筑的定義及特點(diǎn)

1.1 定義

裝配式建筑實(shí)際上就是將整個(gè)工程以組件及模塊的方式設(shè)計(jì)出來，由工廠對各構(gòu)件開展統(tǒng)一預(yù)加工，并在檢測合格后使用車輛將構(gòu)件運(yùn)送至施工現(xiàn)場，再利用塔吊等設(shè)備完成吊裝銜接工作，由此結(jié)束整個(gè)建筑施工流程。從實(shí)際情況來看，主要可分為構(gòu)件加工及運(yùn)輸裝配兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中構(gòu)件加工需要技術(shù)人員對建筑構(gòu)造進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，通過合理建模，明確其尺寸、用料、性能等特性，工廠需以此為基礎(chǔ)合理配比水泥、骨料、鋼筋、木料等建材，并完成預(yù)制件的設(shè)計(jì)加工。利用構(gòu)件預(yù)加工的作業(yè)方式可推動(dòng)建筑行業(yè)朝著精細(xì)化、節(jié)能化、產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化的方向發(fā)展，保障構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)一步提高加工質(zhì)量；運(yùn)輸裝配則需要技術(shù)人員將加工好的預(yù)制件運(yùn)送至施工現(xiàn)場進(jìn)行質(zhì)檢及存儲，并依據(jù)實(shí)際施工要求合理開展吊運(yùn)、裝配、修正，以填縫的方式加固關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)區(qū)域，并完成構(gòu)件裝配作業(yè)。需要注意的是，在此階段為進(jìn)一步保證裝配式施工建設(shè)方式的科學(xué)性，需提高設(shè)計(jì)方案的合理性，進(jìn)而有效加快實(shí)際施工速率。

1.2 特點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)工程建筑方式，裝配式建筑在生產(chǎn)、施工等環(huán)節(jié)均發(fā)生了極大改變。從生產(chǎn)的角度進(jìn)行分析，工程建筑中所用構(gòu)件大多預(yù)先由工廠批量加工生產(chǎn)而來，可同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗、增質(zhì)提效的目的，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，避免了資源的浪費(fèi)，同時(shí)也防止施工現(xiàn)場周邊出現(xiàn)揚(yáng)沙、噪聲等問題，保護(hù)周邊群眾的正常生產(chǎn)生活。同時(shí)，由于構(gòu)件具有一定的工廠化特質(zhì)，因此質(zhì)量及性能得到了保障，有效提高了建筑安全性及穩(wěn)固性；從施工的角度進(jìn)行分析，以往的工程建筑大多采用先設(shè)計(jì)后施工的作業(yè)方式，再落實(shí)后續(xù)的調(diào)整裝飾，而裝配式建筑方式的引進(jìn)一方面可使得施工人員同時(shí)完成施工、設(shè)計(jì)、裝飾工作，另一方面能夠統(tǒng)一設(shè)計(jì)整個(gè)工程作業(yè)管理流程。另外，在開展實(shí)際作業(yè)期間，可極大降低工程量及作業(yè)難度，減少人力資源的投入，也不會(huì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響，施工效率得到有效加強(qiáng)。由此，裝配式建筑施工作業(yè)方式可在降低人力、成本、資源投入的同時(shí)提高工程質(zhì)量，具有極大的使用優(yōu)勢[1]。

2 裝配式建筑的優(yōu)勢

2.1 縮短建設(shè)周期

根據(jù)以往的施工建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，若是利用現(xiàn)場澆筑的方法可在3d 左右完成一層建筑，若是需要同時(shí)投入多個(gè)施工單位，則最快需要7d 左右完成施工，且整體工程需要嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)有工序依次推進(jìn)，不滿足同時(shí)作業(yè)的要求。而裝配式建筑方式的引進(jìn)，可提前將不同種類的構(gòu)件交由多家工廠落實(shí)批量化生產(chǎn)，無須在施工現(xiàn)場實(shí)施大規(guī)模澆筑作業(yè)。工廠生產(chǎn)結(jié)束且質(zhì)檢合格后，可將各構(gòu)件統(tǒng)一運(yùn)送至現(xiàn)場完成拼裝，一般情況下可在3d 左右完成一層主樓結(jié)構(gòu)施工，相較于以往的施工方式縮短了一半以上的作業(yè)時(shí)間。另外，裝配式建筑方式無須在現(xiàn)場調(diào)整或制作構(gòu)件，具有一定的機(jī)械化發(fā)展特質(zhì)，極大降低了人力成本的投入。

2.2 避免資源浪費(fèi)

導(dǎo)致建材出現(xiàn)浪費(fèi)情況的主要原因?yàn)槭┕し桨傅淖兏诖似陂g，不僅導(dǎo)致工期延誤，同時(shí)也需要投入額外的資金及建材成本開展返工作業(yè)。利用裝配式建筑方式的優(yōu)勢表現(xiàn)為以下4 點(diǎn)。

（1）降低墻體抹灰量。在以往的施工建設(shè)中，為保證建筑外觀主體的美觀性，施工人員主要利用抹灰的方式找平建筑墻面，而引進(jìn)裝配式建筑方式，由于各構(gòu)件本身就具有一定的平整性，因此無須落實(shí)后續(xù)的抹灰作業(yè)，有效降低了成本的投入。

（2）節(jié)約裝飾建材。裝配式建筑在生產(chǎn)構(gòu)件期間就考慮到了外觀裝飾的問題，可利用一體化制造方式提升構(gòu)件美觀性，避免二次裝配影響其外觀完整性。

（3）建材的二次應(yīng)用。由于各裝配構(gòu)件主要由工廠進(jìn)行批量生產(chǎn)，因此可對各建材開展二次加工及應(yīng)用，達(dá)到節(jié)約建材、環(huán)保降耗的目的。

（4）減少回收成本。裝配式建筑方式主要使用綠色清潔的建材，各構(gòu)件可在回收處理后用于后續(xù)施工，相關(guān)建筑單位可創(chuàng)建二次回收機(jī)制，落實(shí)循環(huán)使用體系，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，有效提高資源的利用率。

2.3 緩解環(huán)境負(fù)擔(dān)

裝配式建筑主要由工廠生產(chǎn)制造各建筑構(gòu)件，有效減少了施工現(xiàn)場的作業(yè)量，無須反復(fù)修整，因此將減少建筑垃圾的產(chǎn)生，省去了材料堆砌、混凝土運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，避免造成的揚(yáng)沙、噪音、粉塵等問題，環(huán)境污染情況得到了緩解，同時(shí)也有效提高了實(shí)際施工作業(yè)效率，極大減少了夜間施工時(shí)間，防止出現(xiàn)光污染情況，影響周邊群眾的正常休息[2]。

3 裝配式建筑施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題

3.1 坐漿問題

坐漿是裝配式施工建設(shè)的主要手段之一，從實(shí)際情況來看，常會(huì)出現(xiàn)操作失誤降低施工安全性的問題，極大影響建筑穩(wěn)固性。部分操作人員自身能力有限，無法熟練操作相關(guān)設(shè)備，也不注重后續(xù)的養(yǎng)護(hù)、維修工作，極大影響了機(jī)械設(shè)備的使用性能，同時(shí)專業(yè)能力的欠缺也導(dǎo)致其無法及時(shí)解決各類突發(fā)問題，降低坐漿工作質(zhì)量。另外，施工單位自身對于坐漿材料的選擇、管理不到位，常出現(xiàn)配置不當(dāng)?shù)葐栴}，不僅影響施工質(zhì)量，同時(shí)也將造成材料的大量浪費(fèi)。

3.2 構(gòu)件保護(hù)不當(dāng)

當(dāng)預(yù)制件運(yùn)送至現(xiàn)場后，大部分構(gòu)件無法立即得到應(yīng)用，常會(huì)出現(xiàn)閑置等問題，因此極易在正常施工中受到磕碰、銹蝕等問題。另外，現(xiàn)場施工及管理人員由于缺乏必要的認(rèn)識，會(huì)出現(xiàn)監(jiān)管力度嚴(yán)重不足等問題，嚴(yán)重影響構(gòu)件性能，導(dǎo)致最終的施工質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4 裝配式建筑對現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的積極影響

4.1 減少對生態(tài)環(huán)境的破壞

以往的建筑施工作業(yè)需要全體技術(shù)人員嚴(yán)格依據(jù)圖紙按照分步作業(yè)的方式完成施工，需要提前做好周期、工程量、資源投入等計(jì)算工作，制定完整的施工設(shè)計(jì)方案，并參考現(xiàn)場實(shí)際建設(shè)需要開展材料采購、存放管理、澆筑養(yǎng)護(hù)等工作，極易對周邊環(huán)境造成污染，違背現(xiàn)代化建筑對于綠色、節(jié)能、環(huán)保的要求。而裝配式施工建設(shè)主要采用構(gòu)件預(yù)加工、現(xiàn)場組裝固定的作業(yè)形式，利用組件及模塊的設(shè)計(jì)方式保障施工的精確性及合理性，有效提升裝配式建筑作業(yè)質(zhì)效，避免對環(huán)境及群眾造成影響。

（1）建筑中應(yīng)用的各類構(gòu)件均由工廠負(fù)責(zé)加工生產(chǎn)，將材料采購與加工環(huán)節(jié)搬入工廠，可提前依據(jù)實(shí)際施工需要對鋼筋、木料、水泥等建材完成塑性、加工作業(yè)，保證構(gòu)件生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化、機(jī)械化。裝配式施工建設(shè)以先進(jìn)的節(jié)能減排及構(gòu)件預(yù)加工流程為基礎(chǔ)，創(chuàng)新了集中管控生產(chǎn)廢料的工作辦法，統(tǒng)一加工處理廢水、廢氣、廢料，降低對環(huán)境的不利影響。

（2）預(yù)制件加工作業(yè)需要綜合現(xiàn)場施工作業(yè)的進(jìn)度進(jìn)行合理調(diào)整，同時(shí)也需要把控好運(yùn)輸時(shí)間，避免大量構(gòu)件長期堆積、閑置在現(xiàn)場，不僅造成土地污染，同時(shí)也影響構(gòu)件本身使用性能。在構(gòu)件吊運(yùn)組裝環(huán)節(jié)中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)提前就塔吊工作方位、路線、承載力等進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，保障吊裝作業(yè)的有效銜接性，同時(shí)減少外腳手架的搭建工作，減少建材垃圾的產(chǎn)生。綜上，裝配式施工建設(shè)具有節(jié)能環(huán)保、低碳綠色的使用優(yōu)勢，可通過精確設(shè)計(jì)構(gòu)件、明確具體規(guī)格、批量高效生產(chǎn)等方式提升建材有效使用率，避免其對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

4.2 提高建筑設(shè)計(jì)的可行性

裝配式施工建設(shè)就是以原施工設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)部分或整體構(gòu)件的立體模型，通過設(shè)計(jì)圖明確構(gòu)件尺寸、結(jié)構(gòu)等立體屬性，為后續(xù)的規(guī)范化生產(chǎn)提供可參考的依據(jù)。在設(shè)計(jì)施工環(huán)節(jié)中，相關(guān)技術(shù)人員可積極引進(jìn)BIM 技術(shù)針對整個(gè)建筑構(gòu)件開展3D 立體建模，綜合各構(gòu)件的參數(shù)信息建立結(jié)構(gòu)模型，并合理驗(yàn)證、校對預(yù)埋件預(yù)留孔洞、鋼筋下料長度等參數(shù)，使其符合實(shí)際施工要求，同時(shí)在構(gòu)件組裝環(huán)節(jié)需要做好錯(cuò)誤檢測及碰撞測試工作，及時(shí)調(diào)整施工中的不當(dāng)之處，并依據(jù)得到的碰撞點(diǎn)及碰撞次數(shù)優(yōu)化原有設(shè)計(jì)方案。另外，利用BIM 技術(shù)可創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)族庫，對不同性能、型號、規(guī)格的構(gòu)件進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，而結(jié)構(gòu)類似的構(gòu)件僅需調(diào)整其參數(shù)即可，有效降低設(shè)計(jì)時(shí)長。除此之外，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，相關(guān)技術(shù)人員可靈活選用不同構(gòu)件完成拼裝，依據(jù)模擬結(jié)果調(diào)整具體參數(shù)，提升建模工作的科學(xué)性、高效性。利用BIM 技術(shù)也可優(yōu)化不同參建單位的工作協(xié)同性，相關(guān)技術(shù)人員可同時(shí)在線修改建模數(shù)據(jù)，有效加快建模設(shè)計(jì)工作進(jìn)度。

4.3 完善構(gòu)件生產(chǎn)具體流程

在實(shí)際工程建設(shè)期間，為保證工序的有效推進(jìn)，減少停工、返工等問題，需要相關(guān)設(shè)計(jì)單位及人員提前做好圖紙及技術(shù)交底工作，將整個(gè)施工建設(shè)所需的設(shè)計(jì)圖、參數(shù)信息等詳細(xì)、準(zhǔn)確、及時(shí)傳遞給相關(guān)建設(shè)單位。但由于以往的平面化圖紙展示出來的構(gòu)件參數(shù)信息有限，因此該環(huán)節(jié)實(shí)際作用有限，交底工作落實(shí)不到位。通過引進(jìn)BIM 技術(shù)，相關(guān)設(shè)計(jì)單位可將制作好的3D 立體仿真模型發(fā)送給各承建單位，使得全體施工人員可全面、直觀了解構(gòu)件的尺寸、建材、結(jié)構(gòu)、屬性等參數(shù)，為后續(xù)的生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)提供可靠參考，確保預(yù)制件加工作業(yè)的精確性及高效性。另外，在BIM 技術(shù)的引導(dǎo)下，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)及承建單位可協(xié)調(diào)各自的生產(chǎn)及施工計(jì)劃，確保裝配式施工建設(shè)工作的順暢推進(jìn)，提前做好材料采購、預(yù)加工、運(yùn)輸澆筑、吊運(yùn)安裝等作業(yè)，提升實(shí)際生產(chǎn)流程的動(dòng)態(tài)化、統(tǒng)一化，制定科學(xué)可行的生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工計(jì)劃，保證各工序的有效銜接、協(xié)同作業(yè)。在生產(chǎn)企業(yè)正式加工生產(chǎn)構(gòu)件前，可首先以各構(gòu)件的安裝模擬流程為基礎(chǔ)，利用預(yù)拼裝技術(shù)確保裝配式施工建設(shè)工作的精確性與合理性，優(yōu)化并完善現(xiàn)有構(gòu)件生產(chǎn)流程[4]。

4.4 提升現(xiàn)代建筑綜合效能

裝配式施工建設(shè)構(gòu)件以相關(guān)設(shè)計(jì)圖及3D 立體仿真模型為基礎(chǔ)，再由生產(chǎn)加工單位進(jìn)行統(tǒng)一、批量化制作，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件產(chǎn)量的規(guī)模化及設(shè)計(jì)的通用化，進(jìn)一步利用定型化生產(chǎn)達(dá)到壓縮生產(chǎn)成本的目的。對于部分需要定制的建筑構(gòu)件，可依據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的3D 立體模型設(shè)計(jì)生產(chǎn)模具，以此保證得到構(gòu)件的精確性滿足預(yù)期施工要求，提升現(xiàn)場安裝銜接的便捷性，避免出現(xiàn)二次運(yùn)輸、反復(fù)調(diào)整、多次裝配等問題，極大影響工程成本的實(shí)際支出情況。由此，在建筑工程中引進(jìn)裝配式施工建設(shè)可在構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)、運(yùn)輸轉(zhuǎn)配等流程中達(dá)到控制造價(jià)的目的，保障實(shí)際建筑效能。

4.5 降低施工建筑能源消耗

（1）若是使用同樣材質(zhì)、同樣規(guī)格、同樣性能的保溫材料，則裝配式施工建設(shè)的實(shí)際熱量損失相較于傳統(tǒng)建筑將降低1/5，具有極大的使用優(yōu)勢。

（2）引進(jìn)裝配式施工建設(shè)方式，可合理改進(jìn)現(xiàn)有墻體，避免其發(fā)生嚴(yán)重的熱量流失問題，降低外界氣候環(huán)境對于建筑內(nèi)溫度的影響，起到控制建筑室內(nèi)溫度的作用，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的溫差變化，增加建筑宜居性。

（3）裝配式施工建設(shè)的落實(shí)優(yōu)化升級了現(xiàn)有的建材選擇技巧，為創(chuàng)建完善、高效的建筑節(jié)能體系提供有力支撐，同時(shí)也極大促進(jìn)了建筑行業(yè)的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益的顯著提升。

4.6 優(yōu)化BIM 拆分設(shè)計(jì)水平

裝配式施工建設(shè)在一定程度上影響了BIM 技術(shù)的拆分設(shè)計(jì)能力，尤其是在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)期間。由于在創(chuàng)建BIM 模型期間，建筑的整體樓板、墻體等框架具有統(tǒng)一性特點(diǎn)，因此，相關(guān)設(shè)計(jì)單位需要保證各構(gòu)件之間具有密切的關(guān)聯(lián)性、協(xié)同性，確保各生產(chǎn)企業(yè)可依據(jù)圖紙制造出獨(dú)立、優(yōu)質(zhì)的構(gòu)件。在應(yīng)用BIM 軟件期間，相關(guān)技術(shù)人員需要嚴(yán)格依據(jù)預(yù)定流程標(biāo)準(zhǔn)開展構(gòu)件拆分作業(yè)，合理控制現(xiàn)有預(yù)制件，提升其工程適用性及裝配合理性。另外，利用BIM 技術(shù)深化施工設(shè)計(jì)圖，可便于技術(shù)人員完成問題檢查工作，并及時(shí)提出針對性解決方案。總而言之，利用BIM 技術(shù)可幫助各技術(shù)人員直觀了解拆分設(shè)計(jì)工作具體內(nèi)容，精準(zhǔn)判斷設(shè)計(jì)盲點(diǎn)及要點(diǎn)并提出合理的補(bǔ)救措施，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤等問題，凸顯設(shè)計(jì)的針對性[5]。

5 結(jié)語

綜上而言，與傳統(tǒng)建筑工程施工作業(yè)相比，裝配式建筑更符合環(huán)保節(jié)能的現(xiàn)代建筑發(fā)展理念，順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展趨勢。但從實(shí)際情況進(jìn)行分析，在正式開始施工作業(yè)期間仍存在諸多問題，需要相關(guān)建筑施工技術(shù)人員提高重視，整合現(xiàn)有資源優(yōu)勢，積極探究全新的技術(shù)及材料，以有效應(yīng)對現(xiàn)有問題。為廣大業(yè)主提供更加舒心、健康的生產(chǎn)生活環(huán)境，為建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。