裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計應(yīng)用探究

辛小林

江西省城建集團有限公司 江西 宜春 330600

現(xiàn)階段，我國裝配式建筑還有一定發(fā)展空間，大多數(shù)開發(fā)商都并未充分了解與掌握裝配式建筑所具備的特征，在展開建筑設(shè)計、施工等方面存有諸多不足，從而造成結(jié)構(gòu)設(shè)計與具體施工間存有極大差異，進而加大工程施工成本。因此，在實際施工前，應(yīng)當展開合理規(guī)劃，接下來依照設(shè)計來進行操作。而為了能夠有效確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性與實用性，應(yīng)當合理完善建筑裝配結(jié)構(gòu)，保證建筑施工的總體質(zhì)量。基于此，筆者就對裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的運用進行了簡單的探究與分析，希望通過本文的闡述與探究能夠為相關(guān)探究人員提供一些有效參考。

1 裝配式建筑的優(yōu)點

在裝配式建筑進行應(yīng)用的過程中，能夠為建筑的整體效益進行綜合提升，其自身所具有的各項優(yōu)點，會讓施工過程更加簡便快捷，其積極效果產(chǎn)生的相對較多，具體包括以下幾個因素：其一，自身的施工速度會比傳統(tǒng)工藝施工速度更快，受到自身的安裝工藝影響，裝配式構(gòu)件在廠家進行提前預(yù)制，免去了構(gòu)件在進行現(xiàn)場澆筑的過程，為此，預(yù)制構(gòu)件可以在其他工程施工階段進行，施工的過程中避免了同步安裝沖突，不需要進行每道工序的時間錯隔，減少了時間上造成的工序沖突；其二，構(gòu)件在進行設(shè)計的過程中，以標準化模式進行操作，為此，所設(shè)計的構(gòu)件都已經(jīng)能夠進行量產(chǎn)，在能夠最大化保證施工質(zhì)量的同時，也加快了生產(chǎn)的節(jié)奏；其三，能夠有效降低人力成本，由于采用的生產(chǎn)模式以標準化為主，因此生產(chǎn)效率進行提高的過程中，人工的總體成本和材料的消耗也相對進行降低；其四，提高工程質(zhì)量，在整體的標準化生產(chǎn)模式下，能夠最大限度發(fā)揮過程的質(zhì)量標準效果，通過各種高強度的鋼筋和螺栓進行相應(yīng)的連接加工，讓建筑的整體結(jié)構(gòu)能夠提升穩(wěn)定性和安全性；其五，節(jié)能環(huán)保，由于裝配式構(gòu)建的大部分生產(chǎn)工藝都是在工廠進行加工完成，因此，現(xiàn)場所產(chǎn)生的各種建筑垃圾相應(yīng)減少，減少了工程施工現(xiàn)場的施工過程，避免施工過程對環(huán)境產(chǎn)生污染，更加有利于節(jié)能環(huán)保的效果體現(xiàn)[1]。

2 裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1 構(gòu)造節(jié)點設(shè)計

裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的應(yīng)用要求設(shè)計施工人員將各個構(gòu)件緊密連接，加強結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性。因此，需要將構(gòu)造節(jié)點設(shè)計作為設(shè)計要點，同時還要做好外墻板接縫、門窗洞口預(yù)制等工作。部分裝配式構(gòu)件利用的材料在防水性能表現(xiàn)方面不佳，無法達到工程建設(shè)施工的要求，還有部分構(gòu)造階段無法滿足力學(xué)性能的要求。在設(shè)計構(gòu)造節(jié)點時，就需要在這些方面加大重視程度，確保其能夠滿足基本的性能要求，從而優(yōu)化總體設(shè)計效果。

2.2 模具設(shè)計

模具在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用非常重要，設(shè)計人員要按照工程項目建設(shè)的標準設(shè)計裝配式建筑模具，確定預(yù)制構(gòu)件的尺寸，使其在建設(shè)施工中具有較強的適配性[2]。在設(shè)計模具時，要將預(yù)留孔模板、活動模具、標準底模和側(cè)模作為要點，當混凝土成形之后就能夠取出兩端動態(tài)的模型，將混凝土和模型相互結(jié)合。這項工作的開展要求工作人員借助人工力量的方式完成脫模，還需要減少其對于模具的損壞，因此要多加注意。

2.3 結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計和剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計是裝配式結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的主要內(nèi)容，設(shè)計人員在利用裝配式結(jié)構(gòu)開展工程設(shè)計時，需要明確現(xiàn)場施工的要點，掌握結(jié)構(gòu)體系的表現(xiàn)形式，選擇性能較強的結(jié)構(gòu)體系作為工程的主體結(jié)構(gòu)，在確定各項參數(shù)都達到標準之后就能夠?qū)嵤┖附硬僮?。在設(shè)計結(jié)構(gòu)體系的過程中，最重要的就是需要考慮現(xiàn)場施工中可能存在的影響因素，結(jié)合相關(guān)的設(shè)計標準提高剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的規(guī)范性。設(shè)計人員需要按照內(nèi)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求完成相應(yīng)地任務(wù)，還需要設(shè)計和建造承重墻，確定結(jié)構(gòu)的承重能力，防止在后期建設(shè)施工中引發(fā)其他的問題。

3 裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的運用

3.1 設(shè)計流程要點

在進行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要對建筑設(shè)計原圖紙進行相應(yīng)深化，裝配式建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計階段的主要工作，就是要通過建筑工程施工設(shè)計圖進行構(gòu)件拆解，將標準化的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行裝配式設(shè)計應(yīng)用，通過對建筑的標準樓層結(jié)構(gòu)進行分析和研究，將其中的主要構(gòu)件進行系統(tǒng)化的篩選，注重在施工過程中能夠與建筑結(jié)構(gòu)其他部分契合，滿足各類施工工序原則。設(shè)計人員需要對工程的整體成本和規(guī)模進行全方位的考慮，根據(jù)相應(yīng)的建筑工程施工標準，選擇具體的結(jié)構(gòu)類型，對重要的連接部位和連接工藝進行標準化設(shè)計，及時與施工單位以及生產(chǎn)單位進行有效溝通，確定相關(guān)施工細節(jié)，為總體的施工環(huán)境提供最大的保障，一旦有發(fā)現(xiàn)圖紙的設(shè)計內(nèi)容與現(xiàn)場施工出現(xiàn)沖突，必須及時采取可靠的措施進行調(diào)整[3]。

3.2 在建筑設(shè)計中的運用

工民建建筑設(shè)計中應(yīng)用裝配式結(jié)構(gòu)，先從西部構(gòu)造規(guī)劃層面出發(fā)，需要設(shè)計者圍繞細部接縫、防水以及防滲透等方面進行針對性設(shè)計，特別是上下部位相鄰的墻板、空腔構(gòu)造設(shè)計以及上下側(cè)接縫設(shè)計等環(huán)節(jié)，更需要引起設(shè)計者人員重視。第一，工民建建筑平面設(shè)計應(yīng)用。平面設(shè)計作為工民建建筑整體設(shè)計中極為關(guān)鍵的部分，在工作人員進行此環(huán)節(jié)設(shè)計時需要注意，特別是平面尺寸、預(yù)制構(gòu)件規(guī)格以及結(jié)構(gòu)受力等多個方面，都需要設(shè)計者結(jié)合現(xiàn)實情況進行科學(xué)規(guī)劃。分析平時平面門窗設(shè)計事項，設(shè)計者可以靈活成列分布以及上下對其兩種分布模式，一來能夠維持整個結(jié)構(gòu)更具美觀效果的基礎(chǔ)上，二來也能夠促使企業(yè)在最少經(jīng)濟投入下提升經(jīng)濟利益；第二，工民建建筑相關(guān)節(jié)點應(yīng)用。從根本上來講，裝配式結(jié)構(gòu)受力與質(zhì)量與節(jié)點設(shè)計標準之間存在著直接聯(lián)系，此環(huán)節(jié)需要設(shè)計者圍繞外墻尺寸大小以及門窗安裝等事項開展。裝配式結(jié)構(gòu)工民建建筑門窗設(shè)計，設(shè)計者可以選擇無門窗副框的安裝手段，確保預(yù)制板墻與門窗之間能夠密切連接的同時，伴隨著后期工民建建筑長時間使用，也能夠減少外窗與外墻洞口周邊滲漏出現(xiàn)幾率。除此之外，出于維持外墻節(jié)點良好密實性的設(shè)計目標下，在工作人員進行裝配式節(jié)點設(shè)計時，也應(yīng)該高度關(guān)注防水、防滲漏部分的設(shè)計；第三，工民建建筑外墻立面設(shè)計應(yīng)用。在工作人員進行此環(huán)節(jié)設(shè)計過程中，可以站在居住單元立面結(jié)構(gòu)下，做出規(guī)范化設(shè)計，對多樣化元素進行拆分以及組合，最終經(jīng)過生產(chǎn)后能夠得到多種需要的規(guī)范化構(gòu)件，接下來施工人員只需要根據(jù)每一個環(huán)節(jié)要求適當選擇安裝即可。尤其是立面設(shè)計，工作人員需要把控好以下幾點：首先，設(shè)計者應(yīng)該保證結(jié)構(gòu)立面具備良好功能特點，伴隨著設(shè)計工作的持續(xù)進行，針對最終呈現(xiàn)出來的立面效果以及建筑造型等，可能與建筑內(nèi)部功能設(shè)計之間有著直接關(guān)系，因此最好要求設(shè)計者選擇平面組合模式予以規(guī)劃；另外，為保證多樣化立面設(shè)計目標實現(xiàn)，設(shè)計者可以站在立面結(jié)構(gòu)視角下，將其進行有效拆分，通過形成的預(yù)制外墻以及陽臺等，然后在整合多個構(gòu)件打造成多樣化的造型體。伴隨著工民建建筑行業(yè)多年以來的發(fā)展，設(shè)計者可以選擇具有節(jié)能性以及環(huán)保性的涂料。面磚等進行立面設(shè)計。

3.3 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用

工民建建筑工程的結(jié)構(gòu)分為多種，在裝配式結(jié)構(gòu)支撐下，其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)得到了簡化，主要為主體結(jié)構(gòu)和附加結(jié)構(gòu)兩個部分。眾所周知，建筑物的主體結(jié)構(gòu)需要體現(xiàn)非常顯著的承重性能，在利用裝配式結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就需要做好主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的鋼梁、鋼柱及鋼節(jié)點設(shè)計工作，而附加結(jié)構(gòu)設(shè)計則以連接板、加強板為主，在結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、規(guī)格等存在差異的情況下，工民建建設(shè)施工質(zhì)量也有所不同。設(shè)計人員在實施裝配式建筑設(shè)計時，要合理選擇工廠中的預(yù)制構(gòu)件，在將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之前對預(yù)制構(gòu)件的安裝方式進行分析，還需要做好相應(yīng)的計算工作，確保其可以滿足工民建建筑工程現(xiàn)場施工的要求，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性。部分設(shè)計人員在開展裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，會開展固定連接構(gòu)件的臨時支撐預(yù)埋件設(shè)計，實際上，其在很多建筑工程裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計中并不需要考慮，只是在具有特殊要求的情況下可以將其納入到結(jié)構(gòu)設(shè)計當中。所以，設(shè)計人員要在明確工民建建筑工程的性能要求的前提下，對構(gòu)件是否提出了特殊的性能要求進行分析，避免產(chǎn)生不必要的工作流程[4]。

3.4 在管線設(shè)計中的運用

在進行裝配式構(gòu)件的設(shè)計環(huán)節(jié)，其管線設(shè)計是最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一，涉及到墻體的保溫以及管道的走向等多方面內(nèi)容，尤其是管道的布置階段，一旦不合理的設(shè)計情況發(fā)生，就會造成后期的連接沖突，設(shè)計過程需要嚴格的對數(shù)據(jù)進行精密計算，讓管道在后期的連接過程中能夠有效進行。工民建建筑所涉及到的管道相對較多，其冷水管與熱水管在每個構(gòu)件都可能有很大幾率存在，在兩者進行設(shè)計的環(huán)節(jié)中，需要對兩種水果的互相影響進行考慮，避免發(fā)生沖突疊加，最大限度發(fā)揮出每種管道的自身作用，尤其對重力管道設(shè)計環(huán)節(jié)，按照先大后小進行布置，綜合考慮管線設(shè)計的合理性，而在設(shè)計環(huán)節(jié)也要考慮一定后期維修因素，為后期的使用過程進行綜合考慮，將管線的薄弱點設(shè)計一定的保護措施，且設(shè)計在利于維修的部位，避免后期的維修工作產(chǎn)生大量的破壞。

3.5 裝配式結(jié)構(gòu)結(jié)合BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的運用

首先是處于建筑設(shè)計階段的建筑中用到的施工技術(shù)不夠全面，縮短了建筑工程的施工工期，同時，由于當今建筑工程的施工范圍也在不斷擴大，應(yīng)用裝配式結(jié)構(gòu)，應(yīng)在施工期做好足夠的準備工作，并且提高工民建建筑中的裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)的準確性。而BIM技術(shù)主要是對施工中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息的快速采集，同時對裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)的精準性進行及時評價，評價的內(nèi)容包括裝配式結(jié)構(gòu)的強度、裝配式結(jié)構(gòu)所需要的材料種類、尺寸等方面。利用BIM技術(shù)還可以直接生成三維式立體結(jié)構(gòu)，有利于設(shè)計問題能及時發(fā)現(xiàn)。對于裝配式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，也可以利用云計算技術(shù)協(xié)助計算，進而提高裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理[5]。

其次是施工組織階段。建筑工程的施工需要許多人力資源的參與，尤其是一些大型建設(shè)工程項目，在裝配式結(jié)構(gòu)的施工過程中，需要對施工人員進行組織工作。在裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，應(yīng)該對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案內(nèi)容的落實工作，與此同時對裝配式結(jié)構(gòu)進行及時的管理，其設(shè)計內(nèi)容主要是裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用數(shù)量、不同部門人員對工作需求、裝配式結(jié)構(gòu)的施工人員技術(shù)能力等。BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)建筑過程中，主要負責(zé)對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行采集，進而裝配式結(jié)構(gòu)的施工過程能更為精準，利用BIM技術(shù)在施工過程的優(yōu)勢，構(gòu)建裝配式結(jié)構(gòu)管理制度，明確施工過程中所需的材料、配件數(shù)量和具體采購量，進而提高施工的進度，提高裝配式結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

3.6 疊合板在工民建建筑中的運用

鋼筋桁架結(jié)構(gòu)是當今國內(nèi)建筑行業(yè)中普遍應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式。在應(yīng)用鋼筋桁架結(jié)構(gòu)的時候，可增加鋼筋桁架結(jié)構(gòu)整體性能。單向板雙向板可根據(jù)不同的工程的設(shè)計需求進行設(shè)計。單向板雙向板的存在，增大了施工的接觸面，能保證單向板雙向板的整體協(xié)調(diào)能力，進而加強了裝配式結(jié)構(gòu)的強度。SP預(yù)應(yīng)力空心樓板是利用高強度的預(yù)應(yīng)力。在工民建建筑中的裝配式結(jié)構(gòu)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程中所采用的技術(shù)要求低于6層，因此，這樣才能確保SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程安全。由于SP預(yù)應(yīng)力空心樓板面積大、板厚度較薄，SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程中容易出現(xiàn)破損，因此，就需要嚴格控制SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程安全。在SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程中應(yīng)注意，設(shè)計便捷的運輸途徑，保證快速運輸?shù)捻樌?，為了SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程安全性，需要提前對運輸路線進行合理挑選，了解周圍的地形環(huán)境，由于道路的寬度和彎路的轉(zhuǎn)彎半徑會對SP預(yù)應(yīng)力空心樓板在運輸過程造成不良影響。

進行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要嚴格按照設(shè)計，不能運輸?shù)乃俣冗^快，從而導(dǎo)致裝配式結(jié)構(gòu)的破壞，運輸中可以做好保護，從而避免運輸中的損壞，進而損壞裝配式結(jié)構(gòu)的效果。等到達規(guī)定地點后需要在拆裝時垂直，根據(jù)規(guī)定好的地點進行堆放。要對施工人員進入施工現(xiàn)場進行檢查，檢查分為三個步驟，首先是施工人員檢查，對裝配式結(jié)構(gòu)所需的模具和材料進行檢查，確保裝配式結(jié)構(gòu)所需的模具和材料完好無損。其次是對施工現(xiàn)場進行檢查，也就是說對裝配式結(jié)構(gòu)的施工場地后的驗收，對配件必須要有出廠證明，進而確保配件的尺寸和質(zhì)量符合施工標準。第三步是對工程檢查，完工后，要對施工的部件檢查，確保工程的質(zhì)量。

4 結(jié)語

總的來說，裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的應(yīng)用可以提高工程設(shè)計方案的科學(xué)性，減少實際建設(shè)施工的環(huán)境污染問題。設(shè)計人員要掌握工民建建筑設(shè)計中裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)用的要點，采取合理的設(shè)計方法充分體現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，提升建筑工程結(jié)構(gòu)的品質(zhì)，為人們營造舒適的居住環(huán)境，推動現(xiàn)代化建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展?；诖?，上文首先就對裝配式建筑的優(yōu)點進行了簡單闡述，然后對裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行了分析，最后從多個方面對裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中的運用進行了探究，希望能夠為相關(guān)探究人員以及工作人員提供一些理論性的借鑒與參考，進而使得裝配式結(jié)構(gòu)在工民建建筑設(shè)計中運用的質(zhì)量以及效率能夠得到進一步的提高。