装配式建筑设计中的优化设计流程及方法

装配式建筑设计中的优化设计流程及方法

褚东辉

中国石油工程建设有限公司华北分公司 河北省  062550

摘要：伴随着我国经济步入到常态化阶段以及产业结构调整的范围和深度的不断延伸，建筑行业日渐朝向工业化和环保化的方向发展。装配式建筑是高度融合研发、设计、制造、采购、施工五位一体的模式，设计作为其重要环节，必须对设计流程以及方法进行明确。因此，文章重点就装配式建筑设计中的优化设计流程及方法展开分析。

关键词：装配式建筑；优化设计；流程；方法

目前，建筑项目所涉及的项目数量越来越多，各种问题也逐渐凸显出来，如过度消耗能源、浪费各种材料、污染环境等，这间接证明了传统的建筑技术已经与建筑业不断扩大的市场需求脱节。因此，需要寻求低能耗、高施工效率、无环境污染、符合现代建筑业发展需求的技术手段，以提高建筑工程的质量和效率。装配式建筑是这一背景下的重要产物，具有广阔的发展前景。为了有效地提高施工质量，对装配式建筑设计进行全面分析具有非常积极的现实意义。

1装配式建筑概述

装配式建筑又称建筑工业化，是由工厂一体化建筑制造生产，然后运到现场安装。工厂生产的构件主要有梁、板、柱、剪力墙和楼梯。这种建筑模式符合当前建筑行业的发展趋势，为人们呈现了建筑行业的新面貌。建筑也可以生产各种标准组件，就像商品生产模型一样，然后像搭积木一样通过相应的运输运到工地。

2 装配式建筑设计中的优化设计流程及方法

2.1装配式设计过程

装配式建筑设计是高度融合研发、设计、制造、采购、施工五位一体的模式，装配式住宅的开发与生产都应给予足够的重视。要使项目的实施过程平稳，就必须协调各方，从业主的需求、质量、经济效益等各方面出发，统筹规划和初步设计。另外，对预制件的可行性和生产安装的方便程度也要高度重视，尽量减少工程造价，提高工程效率。在进行初期的设计调试时，应及时地对预成量或组装速率进行更新，并根据工程需要，对最可能的工艺参数进行修正。为了使所有工作井然有序地进行，达到标准的生产目的，必须切实地提升产品的质量。施工中对预制件的需求很大，而在制造过程中，由于缺乏规范化，导致零件质量差，成本高。新技术在工程中的运用，要在技术上做到既要精简工作内容，又要做到技术上的切实可行。由于层合板的存在出筋和支撑问题，故在设计时要尽量避免，采用规范化的方法进行后续处理，尽量减少层合板的出筋；确保了层压板的品质，并增加了生产和装配的工作。在装配式施工中，如何降低层板的支承数目是施工中的重要问题，可以考虑采用飞筋、大板等设计方法，或结合实际施工需要，有针对性地设计出一种新的预应力钢管桁架叠层结构，既能保证层板的稳定，又能降低结构的支承，又能实现不需要支承。

2.1.1装配式住宅节点设计

在装配式房屋结构中，主体结构、内外围护、设备管线等都是连接构件的重要组成部分。在特定的节点结构中，应充分重视工艺与建设的方便，以最大限度地降低工程造价，同时又不会降低产品的品质。在确保工程的安全性和工程品质的基础上，尽量提升工业的产业化程度。对于预制混凝土结构的连接性节点，若其节点较为繁复，需要高的生产水准，则会造成生产难度大、成本高等问题。如果节点的结构比较简单，则可以方便地进行制造、装配工作，但是很难达到结构上的要求。在此基础上，设计者必须综合考虑多种需求，并找出能够改善工程的可操作性、节约造价的优良结合部。以叠合板出筋问题为例，其存在生产难度大、效率低的局限性，可采用四边不出筋叠合板，并以密拼装形式进行高效布置。如图1所示为 拼缝连接的单向叠合板。

图1    拼缝连接的单向叠合板（单位：mm）

2.1.2多专业协同设计

预制件的厂房内制造水准很高，例如内部钢筋、雨水管洞等都是按照项目的需要在工厂中预先制作好的。对于预制件的深入研究，要求建筑、结构、机电等专业的专业人士配合，并能有效地解决各个专业之间的冲突，保证工程的正常进行。在多学科协作中，BIM技术可以灵活地运用，通过模型的方法对各个学科进行更直接的判断，并能直接地找到问题，并进行高效的协作。当某个特定领域的技术指标发生变化时，建立的系统会随着这些因素的变化而进行相应的调整，从而减少了人员的劳动强度。在五合一的工作方式中，不仅需要各个部门进行协作，还需要有施工方、构件生产方等参与方主动进行协作。设计者要到工厂进行现场调查，了解生产的具体情况，并结合当前的发展情况，对设计工作进行科学的规划。举例来说，工厂的吊装件采用带螺纹的套管，在工程中尽量避免使用吊环、吊钉作为吊件，若采用吊环或吊钉，则会造成部件厂家的招标、采购工作，从而提高工程造价和工期，对组装工程的实施不利。

2.2优化设计

2.2.1标准化设计

充分关注平面，立面，构件，通过采用标准化的方法来实现零件的规范化，从而可以有效地改善产品的结构，降低采购和模具的费用。例如，平面标准化的设计，可以在这一点上，参考目前业界的主要模块化方案，在各细分单元的设计中，要尽可能提高其互动性，突出模块化特征。通过对模块进行适当的组合，可以实现立面的外形优化，从而改善部件的设计品质。

2.2.2类框架简化体系

在装配式房屋中设置了分隔墙体，设置了主要的受力剪力墙，其余部位采用了结构柱子。采用这种设计方式，对室内进行了高效的分割，并采用了轻型装配方式，提高了建筑的总体质量。对于室内预应力混凝土墙体，可以采用组合方法，在有可能的情况下，可以在一定程度上增设长墙，这样既可以减小预应力混凝土板的规格，又可以提高混凝土的施工效率。在某些装配式建筑项目中，梁系统的优化不需要使用次梁柱，而是使用现浇混凝土。采用适当的大钢板，可保证起重工作的平稳进行。

2.2.3研发新构件。

可以使用U型槽型结构，实现了无下层的工程效果，比最优方案之前简化了。

2.2.4少规格设计

在装配式施工中，预制件的规格类型比较多，这类构件的数目增多，要求模具更加齐全，在模具上投资更多。在保证安全的情况下，尽量降低预制件的尺寸。

总之，装配式建筑工厂内加工、现场安装的流线型模式，具有流程化、标准化、规范化等突出特点。为了提高装配式建筑的工程质量，应合理应用“五合一”模式，并注意在研发、设计、制造、采购、施工各阶段的细分。在设计阶段，要确定可行工艺，保证优化设计工作的有序进行，提高预制构件的质量，提高效率，降低成本，促进装配式建筑行业的可持续发展。

参考文献 ：

[1]李瑞.装配式建筑对现代建筑设计的影响分析[J].中国建筑装饰装修,2022(01):183-184.

[2]黄小燕.分析预制装配式建筑方案设计[J].中国建筑金属结构,2021(12):56-58.

[3]王健.装配式建筑设计中的优化设计流程及方法[J].智能城市,2021,7(23):20-21