装配式混凝土建筑深化设计及应用解析

装配式混凝土建筑深化设计及应用解析

梁润超 张智 董超

中联西北工程设计研究院有限公司 陕西 西安 710082

摘要：建筑设计在装配式混凝土住宅设计与建设过程的多个环节中扮演着重要角色。装配式混凝土住宅建筑设计中存在的平、立面设计策略转变及设计流程变动和专业协作方式转变等难点，通过国家政策标准进一步的推进、工厂生产技术的提高和设计师实际项目的积累与学习，现状将得到突破，实现装配式混凝土住宅建筑设计长足的发展进步，从而对国家住宅产业化的实现做出贡献。

关键词：装配式建筑；混凝土；深化设计；具体应用

引言

随着装配式混凝土建筑应用的深入推进，深化设计还将在技术体系、结构体系和部品体系环节等方面进一步发展和完善。在技术体系层面，将完善相关标准和规范体系，进行标准化、多样化和工业化结合的标准设计。在结构体系层面，将会不断研发和应用新型结构体系，如新型连接处理的装配式受力体系、装配式预应力混凝土体系等。

1预制装配式混凝土建筑概述

随着我国建筑行业的快速发展，工业化、标准化成为一个重要课题，装配式建筑凭借绿色、高效、高质量等优势逐渐发展起来，并得到了各级政府的大力支持，以保障房项目为重要试点，并逐步向市场辐射开来。预制装配式混凝土建筑属于高工业化的技术体系，由工厂按照一定标准统一生产预制构件、部品部件，经检验合格后送至施工现场拼装，形成整体结构。与传统建筑相比，预制装配式混凝土建筑设计、施工方面均存在较大的差异预制装配式混凝土建筑的综合性能较好，在住宅建筑、公共建筑较为常见，其主要具有以下几个方面的优势。（1）劳动力方面：预制装配式混凝土施工方法的运用，实现了对劳动力资源的重新分配与利用，减少了对体力劳动者的需求，增加技术工种的数量。（2）材料损耗方面：通过运用工业化生产方式，可有效减少生产材料的损耗，提高劳动生产率，保证建筑质量可靠。（3）现场环境方面：由于大部分构件采取工厂制作的方式，现场施工环境相对简单、安全，建筑垃圾少、环保性好。综上所述，基于我国相关政策的支持、技术的发展，预制装配式混凝土建筑在各地落地开花，涌现了不少案例。

2装配式混凝土建筑存在的问题

2.1单体预制构件形态与尺寸受限

预制构件在装配式混凝土住宅设计中起到关键作用，其尺寸既来自设计，又受制于生产。预制构件的生产通过模具实现，在生产工作流程中模具的尺寸不宜过大，形态上在模具的框架内构件造型适宜内凹而不宜外凸。通过厂家调研得知，常用模具的最大宽度为3.25 m，这给单体构件的尺寸带来限制。此外，若需做凸出构件造型，模具的造价显著增加，这就使得构件造型以内凹居多。这些限制对装配式混凝土住宅的平面设计尺寸和立面造型风格都会造成影响。

2.2预制构件标准化生产尺寸难统一

要想发挥构件大批量生产的优势就必须实现构件尺寸的标准化，但现状工厂生产非标准化问题显著。由于构件形状的不同，生产工厂需根据每个订单的要求，制作不同的模具。这给生产前期准备工作带来很大的工作量，由于必须对每个订单的设计图纸进行转化，又增加了多方成本。

3装配式混凝土建筑深化设计及应用

3.1 构件拆分设计

构件拆分设计是指根据项目情况和需求，在设计图纸中拆分出可供生产及装配施工的单个预制部件，绘制出拆分构件布置图，对构件进行编号并绘制出构件的节点图。拆分的构件主要有：叠合楼板、叠合梁、预制柱、预制墙体、预制楼梯、预制阳台、预制凸窗、预制空调板等。根据分布的不同，可分为水平构件和竖向构件两大类。构件拆分应满足项目的预制率要求，并优选易于工业化生产的标准构件或现场施工难度较大的构件进行拆分设计，同时应考虑生产及装配的便利性，构件组合分布合理、经济可靠。常见问题：构件拆分不合理、节点设计不合理等。拆分的楼板短边宽度达到3.3 m以上，加上出筋长度后总宽度超过3.5 m，会对生产和运输造成极大的不便。因此需要对此处拆分进行优化，确保楼板短边宽度在3.0 m以内，最好不超过2.8 m。该节点有3个预制件的梁底筋伸入现浇柱中，钢筋数量、锚固长度等对柱钢筋绑扎造成很大影响。对于此处节点，如果不可避免地需要拆分为3个预制件的话，应对锚入钢筋进行优化，比如等面积代换减少钢筋数量、取消弯钩改为锚固板等，同时底筋位置对预制件的吊装顺序也有要求，需要重点说明，避免因吊装顺序错误造成返工。

3.2 生产模具设计

生产模具设计是指根据构件外形、配筋、预留预埋留设、节点做法等要求，设计出可供工厂生产构件用的钢材质或其他材质的模具。模具设计是目前深化设计中最容易被忽略的一个环节，而深化设计过程中如果不考虑模具因素，往往会在模具拼装、脱模、线条处理等方面存在问题。以凸窗构件为例，窗台、外立面线条等部位应有脱模斜角、滴水线、企口做法要考虑拼模和脱模的可行性，部分棱角宜由直角设计改为圆角，空调等预留洞口宜考虑设置有外低内高的斜度，预埋件应有防偏位措施，对于较大开洞、悬挑的构件还要考虑加固措施以及模具防变形措施等等。此外，除叠合楼板等少数预制构件外，模具费用一般能占到预制构件总费用的15%左右，如果能在设计阶段对模具用钢量做到有效控制，对降低整体造价也会有非常明显的效果。常见问题：没有设计封堵措施、滴水线没有设置或设置不合理、未设置防偏位措施等。

3.3 构件详图设计

构件详图设计，是整个深化设计阶段中工作量最大也是最核心的阶段，需要将设计图纸转化为可用于生产的构件加工图。详图主要包含5个方面的内容：（1）构件尺寸图，包含平、立面各角度视图、必要的剖面图以及局部大样图等。（2）配筋图，包含构件主筋、箍筋、构造筋、附加钢筋等，同样会有多个视图。（3）预留预埋布置图，预留主要是各种洞口，预埋则是构件在生产、吊装及后续施工中需要的部件，如灌浆套筒、脱模用套筒、支撑用套筒、模板用套筒、吊钉吊具、线盒管线等构配件的布置图。（4）料表清单，主要为钢筋翻样表。（5）构件详图相关说明。目前对于构件详图的编制单位并没有资质要求，设计单位、构件生产厂家、第三方机构都可以完成，但详图设计内容必须能满足设计图纸和国家相关规范的要求，并且满足构件生产及装配的需要。虽然构件详图不需要经过审图公司的审查，但应交付原设计单位审核确认，避免因疏漏和错误影响项目的顺利实施。常见问题：企口没有设置或设置不合理、结构薄弱处或脱模薄弱处无补强措施、吊点构配件选型不当等。

3.4 运输安装设计

运输安装设计是指构件在保障运输及吊装施工环节顺利完成所进行的设计。构件的装运应有装车计划、运输架设计、支撑加固设计等，对门窗框、外饰面、棱角线条等也应有完善的成品保护设计，超长、超重、超高（宽）及特殊构件必须有专项方案，避免构件在运输和装配环节发生变形、破损，影响正常使用。深化设计时也应考虑现场装配的环境和需求，如控制单个构件最大质量、现场运输路线、堆场布置、吊装顺序、节点处理等。有些内容可能在设计阶段无法确认，但应在施工交底阶段与施工方做好沟通，并协助施工方在施工组织设计和预制构件专项施工方案中完善和优化上述问题。常见问题：大开洞构件无运输补强措施。对于大开洞、高宽比过大的构件，应在深化设计中考虑洞口补强措施，包括不限于钢筋补强、设置竖向或斜支撑等。如果未设计补强措施或者设置不当，有可能在运输、吊装施工过程中造成构件开裂。

结束语

配式混凝土住宅的建造过程涉及建筑设计、结构设计、构件设计、厂家生产等诸多方面，建筑设计作为前端环节与其他环节联系紧密，起着关键作用。由于与预制构件密切挂钩，装配式混凝土住宅的建筑设计方式发生转变，需要找到这些转变的核心难点并提出相应对策至关重要。

参考文献

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