預制裝配式建筑設(shè)計實踐及相關(guān)問題的探討

吳霞峰

摘 要：在建筑設(shè)計中裝配式建筑的應用逐漸受到人們的重視，其不僅具有施工速度快、費用支出少、安全性能突出等特點，能夠達到現(xiàn)階段城市發(fā)展的要求。本文首先分析了預制裝配式建筑設(shè)計中面對的難題，然后從不同角度闡述了預制裝配式建筑設(shè)計的關(guān)鍵點，并探討預制裝配式建筑未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：預制；裝配式；建筑設(shè)計；設(shè)計問題

1 引言

建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)，在促進經(jīng)濟穩(wěn)定增長和擴大就業(yè)方面作出突出貢獻。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑模式存在工期長、污染嚴重、濕作業(yè)多、安全事故多、生產(chǎn)效率低、勞動力需求大、工程質(zhì)量差等多方面問題，與國家倡導的建筑業(yè)走綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展之路相悖而馳。我國裝配式建筑施工起步較晚，缺乏完整的、配套工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，再加之裝配式建筑本身所具有的整體性差的特點，最終導致施工過程經(jīng)常出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。因此，要想確保裝配式建筑工程施工質(zhì)量，需要對裝配式建筑從預制構(gòu)件生產(chǎn)到物流，再到安裝全過程進行有效控制。

2 裝配式建筑的概念

所謂裝配就是拼裝、組合、組裝的意思，顧名思義，裝配式建筑施工技術(shù)就是通過建筑材料的組合、拼裝，從而組成建筑體的一種建筑施工技術(shù)。通過此項技術(shù)可以使建筑施工的周期大幅縮短，建筑施工效率大幅提高，并且絕大多數(shù)建筑的施工操作都能通過這項技術(shù)完成。但同時，這項技術(shù)在某些方面要求還是很苛刻的，比如需要3D打印技術(shù)的支持，而且必須是商業(yè)化、能夠大規(guī)模投入實際生產(chǎn)的3D打印技術(shù)。我國裝配式住宅起步較晚，于20世紀60年代開始出現(xiàn)，自70年代中后期以來，隨著城市化水平的提高和人民對住房質(zhì)量需求的進步，大面積城鎮(zhèn)住房建設(shè)給裝配式住宅的發(fā)展提供了新的機遇與挑戰(zhàn)；到90年代末，我國預制裝配式構(gòu)件在生產(chǎn)量方面有了較大提高，但是構(gòu)件質(zhì)量較低，在裝配式住宅中的應用也不夠科學。

3 裝配式建筑的優(yōu)點

裝配置建筑的優(yōu)點在于：①裝配式建筑的零部件可以在工廠實現(xiàn)一體化的產(chǎn)業(yè)性生產(chǎn)，使生產(chǎn)出的部件成為標準化產(chǎn)品，在建筑現(xiàn)場就可以直接安裝使用，形成了一整個方便快捷的產(chǎn)業(yè)鏈。在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會，在工期時間緊張的建筑領(lǐng)域，裝配式相比其他建筑方式更具有優(yōu)越性；②這一標準化的生產(chǎn)模式，使得構(gòu)件質(zhì)量可以得到有效的控制，因此比傳統(tǒng)模式下生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量更具有保障性；③建筑過程更具有靈活性，根據(jù)作業(yè)實際情況決定材料使用量，減少了建筑過程中用于周轉(zhuǎn)材料的儲存，也減少了租賃資金；④建造現(xiàn)場作業(yè)量大大減少，減輕了作業(yè)過程中對環(huán)境的破壞，有利于保護生態(tài)環(huán)境；⑤標準化模式的生產(chǎn)可以節(jié)省材料，減少浪費；⑥構(gòu)件的高標準的機械化程度，減少了現(xiàn)場人員的配備，在用工成本和安全生產(chǎn)方面都有幫助。

4 預制裝配式建筑設(shè)計存在的問題

4.1 平面不規(guī)則和組件數(shù)量約束之間的矛盾

建筑物的平面是甲方參考地形、運用性能、外貌形狀等需要提出的，平面的形狀多種多樣，假若針對每一種不同形狀的平面生產(chǎn)差異化的模具，那么模具的研發(fā)費用將非常昂貴，預制裝配式建筑就會因為費用支出高昂而無法繼續(xù)開展。為此，在設(shè)計過程中需要同時考慮裝配式建筑和非裝配式建筑的獨特之處，對于不規(guī)則的平面要采用非裝配置建筑設(shè)計的原則運用現(xiàn)澆混凝土的工程方案，對于規(guī)則的平面則采用規(guī)范化的構(gòu)件，先將構(gòu)件拆解預制，在施工現(xiàn)場重新組裝。

4.2 設(shè)計水平不高

在我國，目前的設(shè)計驗收等相關(guān)規(guī)范明顯滯后于施工技術(shù)的發(fā)展，裝配式建筑的應用領(lǐng)域還相當有限，而裝配式建筑要求放線準確，標高測量精確，對預留孔洞位置精度要求較高，因此在建筑總高度和層高上限制很大。構(gòu)件的機械化生產(chǎn)因為設(shè)備的限制，尺寸要求具有局限性，而裝配式建筑由于為混凝土結(jié)構(gòu)，要求在預留預埋時，尺寸、位置盡量精確，否則要重新開槽、開洞，增加施工難度，甚至影響結(jié)構(gòu)。

4.3 裝配式建筑工程成本較高

據(jù)調(diào)查，由于工業(yè)化增長率不同，目前市場中建筑產(chǎn)業(yè)化比傳統(tǒng)建筑的造價增加200元/m2～400元/m2。此外，在構(gòu)件生產(chǎn)及施工環(huán)節(jié)，由于構(gòu)件生產(chǎn)的一次性投入、機械投入過大，使得預制構(gòu)件工廠不足，形成賣方市場，構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)任意對構(gòu)建提價也是造成預制構(gòu)件價格偏高的原因。綜合各方面，合理的利潤是企業(yè)發(fā)展的基石，對于利益至上的開發(fā)商，只有在政府的補助利益政策能夠彌補利潤損失的情況下，才會更青睞于預制裝配式結(jié)構(gòu)。

5 預制裝配式建筑設(shè)計實踐分析

5.1 平面設(shè)計關(guān)鍵點

在采用預制裝配式設(shè)計模式對建筑進行平面設(shè)計時應該遵循的主要準則就是模數(shù)的協(xié)調(diào)，需要對套型模塊的類型、大小等進行優(yōu)化，在設(shè)計建筑預制構(gòu)建時要盡量保證標準化、通用化，從而在不增加之出的前提下提升工程質(zhì)量及效率。在建筑內(nèi)部的構(gòu)造布置方面，要對管井、承重墻等的放置位置進行科學的安排，保證建筑空間足夠大，還要對建筑內(nèi)部不同區(qū)域的功能進行明晰的劃定。

5.2 優(yōu)選設(shè)計單位，強化設(shè)計管理

建筑產(chǎn)業(yè)化工程尚無成熟體系，故在設(shè)計階段應優(yōu)選具有建筑產(chǎn)業(yè)化工程設(shè)計實驗或?qū)嵙^強的設(shè)計單位。同時設(shè)計階段要注意所設(shè)計的構(gòu)件種類盡量統(tǒng)一，增加鋼模的周轉(zhuǎn)使用率。而且在構(gòu)件設(shè)計時要考慮構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸要求及現(xiàn)場施工的吊裝要求。盡量對鋼筋用量進行優(yōu)化，并對其他埋件進行標準化設(shè)計，加大周轉(zhuǎn)使用率。

6 裝配式綠色建筑的發(fā)展前景

當今社會，越來越多的外來務(wù)工人員涌入北上廣深等一線城市，促進社會城市和經(jīng)濟建設(shè)的同時也帶來了很大的負面影響，不僅加重了北上廣深等大城市的住房壓力，更與城市宏觀調(diào)控房價快速增長的政策相違背。而裝配式綠色建筑建造模式的出現(xiàn)可以在很大程度上緩解城市的住房壓力，有效地為社會緩和房地產(chǎn)市場熱度。與此同時，外來人口的瘋狂涌入，也孕育著房租價格的水漲船高。大部分外來務(wù)工人員為了節(jié)省必要的生活成本，選擇環(huán)境較差或者距離自己工作地點較遠的暫住地，不僅無法擁有一個安全舒適的居住環(huán)境，而且給他們的工作和日常生活帶來許多不便捷之處。通過政府主導，采用預制裝配式綠色建筑制造模式，可以直接在外來務(wù)工人員工作密集區(qū)選址搭建保障性住房等政府公益性質(zhì)住宅，給漂泊異鄉(xiāng)的外來務(wù)工人員提供一個交通方便、溫馨舒適的家庭生活環(huán)境，讓他們在快節(jié)奏的城市生活中體驗家的感覺，增強其城市歸屬感以備更好地為城市的發(fā)展添磚加瓦。同時，裝配式建筑與綠色生態(tài)發(fā)展理念相結(jié)合不僅大大提高了居民生活環(huán)境的舒適度，也有利于促進社會的生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展。

7 結(jié)束語

盡管裝配式建筑設(shè)計方式具有眾多的優(yōu)勢，但是，目前在裝配式建筑設(shè)計方面還存在很多的難題需要解決，要想進一步促進該技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展就必須以工程設(shè)計的要求為基礎(chǔ)，將多種因素考慮在內(nèi)，全面深入分析預制組件的拆解、制造、運送、吊裝等各階段的技術(shù)要點，增強對預制裝配式建筑設(shè)計的研究探討，優(yōu)化設(shè)計手段。

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