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装配式建筑标准化设计方法工程应用研究周文财

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：周文财

[导读] 摘要：近年来，随着社会的发展，我国的装配式建筑的发展也有了进步。

        金茂慧创建筑科技（北京）有限公司北京 110102
        摘要：近年来，随着社会的发展，我国的装配式建筑的发展也有了进步。标准化与装配化是我国建筑逐步工业化的重要体现，其通过信息化管理平台构建一体化装修方式，是现代社会主要建造方式之一。随着社会的发展，我国愈发注重环保、高效、开放且绿色的可持续发展理念，而发展装配式建筑标准化设计方法是其不二选择。较传统的建筑施工方面来说，装配式建筑的优势具有节约资源的效果。进入施工的过程中，需要消耗大量的建筑材料和燃油，达不到建筑节能的基本要求，而且建筑施工过程中的水泥矿石等建筑所消耗的材料都是不可再生的资源。但是装配式建筑采用的是工厂集中生产加工的方法，通过科学合理的安全设计，能够减少对混凝土、钢材、木材的建筑所需资源的消耗。并且现场施工时，工厂的集中化施工也能够减少对水电的消耗。这样装配式建筑就可以节约资源，降低对环境的污染。其次，装配式建筑采用的是预制外墙板的结构，然后再预留出其他物件的安装卡槽，这样相较于传统的防护架外搭减少了工作的时间。装配式的建筑采用集约化生产模式，对于单体建筑都有着固定的加工车间，可以快速有序的对装配式构件开展工作，使得在提高工程质量的同时，还能够缩短施工的工期。装配式的标准化能够严格的控制材料的使用数量，材料的消耗，这就可以在一定程度上降低了工程的费用成本。在装配式建筑组装的阶段，需要的安装工人数量不多，工程周期也短。所以，装配式建筑所需要的工伤费用比传统建筑施工中有着很大的差异性。另外，装配式建筑的构件从生产到组装都有熟练的工作人员进行，尤其是在现场组装，是不需要进行混凝土搅拌过程，所以产生的噪音比较小，现场也没有废水的排放等，而且由于装配式建筑组装施工工期较短，所以对于附近的居民的影响也很小。
        关键词：装配式建筑；标准化设计方法；工程应用研究
        引言
        装配式建筑标准化设计，是推动建筑行业发展的重要举措，同时也是创新建筑设计方法的关键。现代化建筑设计，对于建筑物提出更高标准，尤其是构建处理方式，在多元化的建筑设计基础上，类型也呈现多样化发展趋势。装配式建筑标准化设计，通过设计环节的细致处理，在满足标准要求基础上，弥补传统建筑设计缺陷，以此来提高工程设计品格，为建筑处理经济效益的实现奠定基础。
        1装配式建筑设计的特征
        随着时代的发展，人们对生活质量的要求也在不断提升，传统住房生产模式已经无法满足现代人的实际需求，因此，建筑项目看准其发展前景逐步改变建设模式，以符合现代人审美的方式开展工程项目，而装配式建筑抓住机遇，成为当前最受欢迎的建筑形式。但装配式建筑在实际实施的过程中受到多种不稳定因素的制约，使其功能及优势的展现受到影响。例如，建筑设计时相关工作人员的技术、安全管理水平、材料优劣等都会对装配式建筑造成一定的影响。由此可知，装配式建筑的设计内容是较为繁杂的，因此在设计环节，各个部门应当协调合作，通过统筹联合的方式，提高工作效率。装配式建筑与传统结构建筑的相比，其特点在于：（1）精细化流程。装配式建筑与传统现浇结构建筑的设计相比，新增添了前期技术策划服务及预制构件加工设计两项服务。（2）模数化的设计。预制装配建筑中相关部件、构件、连接点、吊钩位置的统一由建筑模数控制实现。通过模式化形式对模块化组合进行协调与发展，进而提升装配式建筑的设计标准，使其完全符合建筑设计标准化要求。（3）成本精确化。在预制构件生产、加工的各项环节中预制装配式建筑设计的结果是其过程的重要内容，因此，预制装配式构件与传统建筑构件的不同，使其拆分方案也不同，所以使得两者在成本投入上有较大差距，即使装配率条件相差无几，也无法进行生产。因此，只有设计符合实际施工标准的预制构件方案，才能降低成本、资源浪费，使其更加精确地控制投入成本。（4）技术的智能化。随着社会的不断发展，信息技术应用于各个领域，装配式建筑设计通过对BIM技术的有效应用，使其设计的完整度及精密度得以提升。BIM支撑装配式建筑工程的主要方式是通过信息技术将项目内容以数字、物理功能进行信息转化，为其工作的开展、管理、策划提供依据。（5）配合一体化。装配式建筑在其施工过程的组织及装修部品、材料及预制构件一体化配合的前提是与生产厂家及装也部门提前沟通，通过成果的对比，选出最优方案，提高配合一体化的质量与呈现效果。
        2装配式建筑施工存在的问题
        2.1设计方面问题
        装配式建筑施工方式是近些年来用的比较多的施工方式，由于发展的速度较快，规范化的水平相对滞后，在很多管理的方式上存在一定的差异，其中最为显著的就是各地的装配式施工标准不一致，完全是为了追求工作效率，对预制构件进行大量的批次生产，而且生产的构件比较零散，在操作中，使得安装难度加大，很多重点和关键环节无法满足现场的安装尺寸，给现场的施工带来不小的影响，直接做法就是在现场对构件进行改造，建筑物整体的质量和安全性得不到保证，装配式的优势也无法显现出来。在一些支撑部位，没有达到一定的设计强度，安全问题直接暴露。这就是在设计的过程当中，没有对现场的基本情况进行了解，直接利用套图的方式对施工构件进行设计，导致这样的结果方式。目前在国内，装配式的标准不统一，在部分工程当中用的标准在其他项目中无法使用，构件种类繁多，给操作增加难度。
        2.2材料方面问题
        在工程建设当中，材料费的使用占整体预算很大的一部分，但是在实际操作中，有些企业为了达到更高的利润，使用不同种类的材料，有些材料的参数难以满足实际的质量要求，在现场的管理人员在不借助仪器检测的情况，对材料的优劣无法辨别，导致材料不合格的情况下生产的构件出现质量不均衡的情况，在实际的工程案例中，短期材料不会出现较大问题，但是随着结构物的使用，建筑物出现开裂等现象，直接对建筑物的安全性造成影响。
        2.3施工方面问题
        相较于传统的施工方式，装配式施工较为便捷，在很多关键的环节操作方面，这反而变成施工中偷工的原因，在施工单位根据施工的经验，在操作中有很大的随意性，例如对于预制板中的螺栓距离不按照设计要求随意布设，没有按照设计的要求对防水层进行处理。直接导致在使用中结构物出现裂缝，在受到雨水的浸透，预应力钢筋出现腐蚀的情况，对结构物的安全存在很大的隐患。

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        3装配式建筑标准化设计方法工程应用
        3.1装配式建筑标准化设计-部品设计与方案设计
        装配式建筑标准化设计中，部品设计与方案设计必须认识到功能的重要性。不同部品的功能性分析，可以帮助确定部品相关的参数，并且通过部品参数合理搭配组成，满足户型设计需求。当然部品的布置同样至关重要，部品设计中，涉及到多个单元，以户型中的厨房为例，部品单元涉及到储物柜、洗碗池、烹饪单元等，这些都要综合考虑，还要重视生活用品的摆放等。方案设计中，详细剖析建筑特点，掌握建筑功能。合理分析与调整施工周期、施工质量，这样才能选择出最合适的原材料。当然还要对已经选择好的商品再次进行参数确定，并且合理规划预埋构件。装配式建筑标准化方案设计，最关键在于隔音与防火，科学规划构件，适当控制构件数量。装配式建筑标准化设计方法在某工程中的应用，包括四种户型。不同户型设计中，根据标准化设计方法，将不同类型的户型排列，尽量减少户型种类。制定总平面规划计划，体现出空间组合形态设计，将装配式标准化设计全面落实，以此来激发标准化设计的适应性与先进性。预制外墙板以及门窗等标准化设计中，适当进行组合调整，重视组合调整的灵活性，为标准化设计增添工业化建筑特征。装配式建筑标准化设计应用，必须贯彻组合理念，实现构件的可复制，以此来满足装配式建筑标准化设计要求。
        3.2装配式建筑标准化设计-平面标准化设计
        平面在标准化设计中的实施，必须注意以下几项内容。第一是将平面标准化设计相关的执行规则以及协调模数进行确定。如果在户型相同的情况下，模数调整或者扩展需要根据200mm为基础，在开间不变、进深不调整的前提下完成平面标准化设计。当然如果基本户型不同，通用便捷尺寸相同，利用对基本模块的恰当组合，户型呈现出不同状态。客厅、卫生间等都属于平面设计的基本模块，这些基本模块在不同条件下构件设计比例不同，数量也会出现变化。第二是在进行模块组合户型标准化设计中，根据接口通用的前提，对整个户型进行标准化整合设计，对不同模块进行多元化的组合，以此打造系列的标准化住宅类型。通过协同便捷组合模块，确定同一系列的不同组成，延伸楼栋组合设计。
        3.3装配式建筑标准化设计-立面设计
        装配式建筑标准化设计中，立面设计主要以建筑结构中的立体结构为主，比如建筑结构中外围墙板、阳台亦或是门窗、橱柜等。根据设计涉及到的立体构件明确模数，协调好彼此之间的种类与联系，通过立面设计将构件加以组合，呈现出多元化、个性化、规律性的效果。其中外围墙板的立面设计，材料选择具有多样性特点，所以在设计中依据立面设计原则，尽可能多的将设计贴合建筑结构需求，从而达到更理想的立面设计效果。立面设计中门窗的设计，受到采光、建筑结构以及通风等因素的影响，为门窗设计提供了更多选择方式，尤其体现出颜色、尺寸以及排列等。立面设计中的阳台设计，需要从整体风格角度出发，体现出阳台的功能性，重视立面设计中基本单元组合。立面标准化设计中，因为饰面多样化，必须利用预制的外墙板选择适当的饰面材料，以此重视立面设计中的肌理形态，重视立面设计的色彩变化。立面设计中的饰面涉及到混凝土材料、石材以及涂料等，外墙板设计期间还要注意灵活性，凸显出立面设计效果。所有设计必须做到凹凸有致，各种模块之间的搭配错落有序，这样才能满足立面设计多样化的需求。
        3.4预构件设计
        标准化、规范化、模式化是装配式建筑预制配件在其设计、生产过程中应当秉持的原则，只有使构件的标准化得到保证，才能减少同类型使用构件的数量，使项目成本造价得以降低。将现浇施工方法运用在装配式建筑中的开洞、降板等环节，综合考量预制构件生产、安装、吊钩、加工、运输等环节。预制构件的设计应当以防火、隔音的作用为大前提，使其功能性得到提升。在预制构件设计的过程中应当重视其稳定性、规范性与安全性，根据构件的实际情况对其他项目进行调整，如大尺寸构件的应用要增加预埋吊点的数量，明确构件脱模使用数量。在装配式建筑中应当遵循业主对隔热保温的不同需求，通过外墙板的合理设计，使空调吊孔的要求得到满足。非承重墙设计在装配式建筑中，应当以隔音性为主，良好的隔音效果能够为后续安装其他项目时提供方便。装配式建筑在应用标准化方法时应当根据不同项目的不同功能，对室内布局进行划分，使建筑结构、承重墙板及非承重墙板的稳定性及牢固性得到展现。
        3.5注重技术创新
        在十九大报告中明确的提出，全党全国贯彻绿色发展理念，形成绿色发展方式，加快推进绿色发展。国家支持发展节能环保的绿色建筑，积极鼓励各地区制定更高的装配式建筑行业发展目标，其中装配式建筑是发展的重要对象，是建筑业发展的新方向，科技含量高，关系着创新技术的发展。因此，装配式建筑的关键在于依靠科技创新、技术进步来走科技兴企之路，将原本粗放型的经营模式转化为集约型的经营模式。然后积极的重点研究高新技术，以此来带动整体的装配式建筑科技创新的发展，并加强装配式建筑创新科技产品、材料和设备的研发工作，并加大对成熟的新材料、新设备和新技术的推广力度，以此来提高科技的成果转化率。使得建筑企业依靠整体的科技进步，从而在市场上脱颖而出。并坚持以企业为主体，市场为导向，降低共同投入利益共享的机制，从而降低企业科技投入的风险，提高企业科技投入的效益，发挥创新技术研究企业的带动作用，让各个环节形成良好的互动，促进企业在市场上的交流与合作。
        结语
        装配式建筑模式在未来的发展中必然占有很大席位，在文中也介绍了装配式的优势，在城市化进程中，快速高效是建筑行业的必然趋势。当然在生产的过程中，也要直视装配式的不足之处，文中多从标准化的角度来分析装配式的管理模式，从技术创新方面的研究相对较少，这就使得技术的发展存在一定的局限性，今后的研究中利用质量管理理论和平台与优化外部环境技术等方式相互结合，强化装配式质量管理的实际作用，提高施工管理的水平。
        参考文献：
        [1]张黎.BIM及RFID技术在装配式建筑中的应用研究[J].中国建材科技.2019（05）：103+13
        [2]罗毅.装配式建筑施工质量因素识别与控制[J].建筑技术开发.2019（23）：132-134