装配式建筑及其设计要点探析

装配式建筑及其设计要点探析

周香俊

机械工业第六设计研究院有限公司  河南郑州  450000

摘要：随着城市化建设进程的不断推进，建筑业迎来了全新的发展，传统现浇式的建筑模式已经无法满足当前人们对节能环保等方面的要求，亟待建筑业做出调整和变革。装配式建筑的运用不仅降低了对资源的消耗，减少了对环境的污染，同时还有效提升了建筑工程的质量和生产效率，具有显著的经济效益和社会效益。本文分析了装配式建筑的内容，论述了装配式建筑设计的设计原则，探讨装配式建筑设计的要点，希望能够推动装配式建筑的全面发展。

关键词：装配式建筑；设计原则；设计要点

1预制装配建筑主要内容

预制装配式建筑是事先在工厂完成建筑各构件的制造工作，之后将其运输到施工现场，参照工程规范要求完成组装。预制装配式建筑包括砌块建筑、模块建筑、升板建筑、大板建筑、框架轻板建筑。这些建筑类型各具优缺点，要求工程人员结合工程的实际需求，确定最佳建筑类型。如砌块建筑的工艺流程简洁，施工难度较低；而模块建筑则更具立体感，拥有形式多样的立面形式；升板建筑则可节省施工时间，缩短工期；大板建筑则不受传统建筑布局的束缚，布局形式更加多样；框架轻板建筑的内部空间设计多样，可随意组合变换。

2装配式建筑的设计原则

2.1建筑平面的设计原则

建筑平面设计时，应遵循模数化的原则，即在平面设计时对套型模块种类、尺寸等进行优化，对建筑内装以及建筑预制构件实现标准化、通用化和系列化，加强建筑产业化发展配套技术的应用。这样不仅可以提高施工的质量和施工的效率，而且有利于降低工程整体成本。

2.2建筑立面设计原则

对于套型组合，应遵循标准化、系列化设计的要求开展立面设计，对于预制外墙板可使用不同种类的饰面材料突出色彩和纹理变化，对于预制装配式建筑大空间设计，应遵循灵活性原则，采用不同墙体组件组合，突出墙体立面效果。

2.3建筑构件的设计原则

应遵循标准化和模数化的原则，在设计中提高构件的标准，减少构件使用的类型、减少成本增加。此外应注意对构件的性能设计，综合考虑构件使用的安全性和便利性。对于预制外墙板，应进行保温隔热的设计，对于不同区域应选择相对应的构件。对于厨房、卫生间等特殊的空间墙壁，则必须开展必要的防水设计。对于屋面楼盖，选择叠合预制楼板，对于复杂的楼层则需要使用现浇楼盖。对于墙体与楼板以及楼板与楼板之间，要做好结构连接设计，对地漏、栏杆孔等位置则必须定位准确，预制楼板必须确定好扶手杆的位置与预埋孔的位置。

2.4成本最优化和信息化原则

此外要遵循成本最优化的原则，即在制定预制构件设计方案的同时，也要考虑如何降低建筑工程的成本，同时实现经济效益和社会效益。最后，应遵循信息化设计的原则，即加强装配式建筑的信息化建设，在进行项目设计时灵活应用信息技术、物理科学以及数学科学等相关知识，通过设计方案的制定、施工技术的灵活选择和应用来提升施工设计方案的准确性。

3装配式建筑设计要点

3.1做好平面设计

装配式建筑施工的顺利开展离不开合理的平面设计,设计人员需要按照规范化设计原则来进行平面设计。首先,设计人员需要保障装配式建筑模块尺寸的准确性,在这个过程中,设计人员需要按照模数协调的基本原则,对模块尺寸进行有效优化,以保障模块的尺寸更加合理。其次,在控制预制构件规格的时候,设计人员需要保证设计方案的合理性,并且合理控制成本。再次,设计人员需要有效保证零部件参数的准确性,全面提高零部件设计的合理性。最后,针对施工图纸,设计人员还需要对各种预埋要求进行集中分析,增强各预制配件连接点的防火与防水性能,从而全面提高设计效果。

3.2设计预制构件

在预制构件设计过程中,设计人员需要严格按照科学化设计原则开展相应的工作,在标准化设计的基础上,有效控制构件的类型以及成本。例如,预制楼板可直接采用叠合楼板的形式。在设计内墙预制构件时,设计人员需要采用隔音效果良好、容易拆装的隔音板,如陶粒混凝土板、蒸压轻质加气混凝土条板（ALC板）等。厨卫等区域的渗漏风险较大,因此这些区域的防渗漏设计也至关重要。对于阳台区域,设计人员则需要提前做好栏杆孔、管流洞、开关孔等设计工作。在设计楼梯时,设计人员可在预制楼梯上直接设置滑动铰,并采用防滑落的措施来保证楼梯使用安全。对于预制楼梯的制作,设计人员还应该做好梯段重量的控制工作,将其重量控制在合理的范围之内；对于较长的预制楼梯,设计人员可以考虑将其分成两个部分来进行制作,然后分别进行吊装,从而保证预制楼梯安装的效率和质量。

3.3设计节点

在装配式建筑节点设计中,设计人员需要充分考虑叠合板接缝位置、预制板安装节点等问题。在对预制板进行拆分时,相关人员应先对受力较小的部位进行拆分,减少接缝对叠合板受力的影响。预制板分为有外伸板底纵筋的预制板和无外伸板底纵筋的预制板这两种,其中,在设计无外伸板底纵筋的预制板时,设计人员通常需要在支座处增设受力钢筋。在装配式装修节点设计中,卫生间的防排水措施是最为关键的部分,设计人员应做好相关优化设计工作。装配式卫生间一般采用装配式防水墙面及防水底盒相结合的形式,在防止水从墙面渗入墙体的同时,将墙面的水通过防水底盒汇集到地漏顺利排走。在这个过程中,设计人员要做好防渗施工材料的选择工作。

3.4装配式框架剪力墙结构设计

普通高层商业建筑一般采用装配式框架剪力墙结构。在实际应用装配式框架剪力墙结构时,设计人员不仅需要保证装配率能够达到相关标准要求,还需要尽可能地减少造价。在前期设计方案的过程中,设计人员可以采用等跨柱网来提高施工效率。在布置柱网时,设计人员应考虑到结构内力分布的均匀性,并且控制好隔墙的间距。如果柱网位于楼板受力方向,设计人员可将柱网长度控制在4.5m内,并采用预制混凝土楼板技术进行处理。如果柱网长度超过4.5m,那么设计人员可以选用钢结构施工技术或者预制叠合板施工技术来进行装配式施工。而对于装配率的具体要求,设计人员还需要结合装配式建筑工程的实际情况,选择合适的连接技术,以保障构件连接处的连接强度。

3.5装配式钢结构设计

装配式钢结构是指装配式结构与钢结构相结合而形成的建筑结构形式。装配式钢结构的优势主要表现在以下几个方面。第一,构件可以通过工厂标准化生产来实现预制。这种构件预制方法,能够有效地降低材料的损耗量以及材料的使用量,有利于控制总成本。第二,预制构件可以直接在施工现场进行装配,工程量和用工量都较少,并且能够在一定程度上缩短施工周期。第三,装配式钢结构住宅能够减少现场切割作业,因此其对环境造成的影响较低。在装配式钢结构设计方面,设计人员需要注意以下几点。第一,支撑连接节点设计。支撑是装配式钢结构住宅的重要传力部件,主要由临时的固定预制构件组成。设计人员要做好校正工作,确保支撑安全。另外,梁柱连接节点是钢梁与钢柱之间的交汇点,它是装配式钢结构住宅预制构件中的重要支撑连接节点,因此梁柱宜采用刚性连接。在设计过程中,设计人员需要对梁柱受弯承载力、受剪承载力、节点的抗剪强度、柱水平加劲肋板厚度等进行准确验算。如果支撑节点设计不合理,就容易导致构件出现脆性破坏的问题。第二,楼板节点设计。在装配式钢结构设计中,设计人员可以直接选择性能良好、施工方便的钢筋桁架楼承板,这种楼承板属于一种一体化构件,在应用于实际施工后,钢筋就会自动承受混凝土楼板的自重,原本存在于混凝土之中的拉应力也会得到转移,并且这种楼承板在使用过程中能够大幅度降低正负弯矩区混凝土的拉应力,从而减少混凝土裂缝的出现。

结束语

总之，装配式建筑的广泛应用不仅满足了生态建设的需求，同时还符合可持续发展的理念。因此，在进行装配式建筑设计时，设计人员必须提高认知和设计水平，保证各个环节设计的合理性，在节约资源的同时控制施工成本，进而不断促进装配式建筑的健康稳定发展。

参考文献

[1]蒋国灼.装配式建筑结构设计关键点分析[J].工程技术研究,2021(16):237-238.

[2]孙惠民,黄华波.装配式建筑结构设计优化路径研究[J].工程建设与设计,2021(15):22-24.