预制装配式建筑精细化设计研究

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　　摘    要：在建筑工程规模快速扩大的背景下，预制装配式建筑的应用优势也在凸显出来，同时如何完善预制装配式建筑精细化管理体系，也成为建筑企业需要重点关注的内容之一。本文针对预制装配式建筑基本分类和应用优势展开分析，结合具体的工程实例，通过研究钢结构设计要点、单元幕墙设计要点、内隔墙设计要点等内容，其目的在于提升预制装配式建筑精细化管理水平，提高后续施工活动开展的有序性。
　　关键词：预制装配式建筑;单元幕墙;内隔墙;钢结构
　　1  前言
　　预制装配式建筑是指建筑构件在工厂完成加工制造，并运输到现场按照设计连接方式拼装组成的建筑产品。受到施工技术、施工人员操作水平等因素影响，传统的预制装配式建筑最终的成型效果较差，美观性较低。而精细化思想的引入，不仅可以在生产环节对预制件参数进行控制，提高生产质量，而且能够优化预制件安装过程，提高预制装配式建筑最终的成型效果。
　　2  预制装配式建筑相关内容概述
　　2.1  基本分类
　　从目前的建筑工程应用情况来看，预制装配式建筑可以分为以下几种类型：（1）砌块建筑，具体包括实心砌块建筑、空心砌块建筑等，建筑高度一般在3～5层，生产工艺和施工技术简单，造价低廉，但工业化程度较低;（2）大板建筑，具體包括外墙板、楼板、屋面板等，其建筑空间利用率和防震性能较好，但对造型和布局设计有较高限制;（3）模块建筑，包括整体模块式、板材模块式、核心体模块式、骨架模块式等，工程化程度较高，可以通过不同组合方式使建筑呈现丰富的立面形式;（4）框架轻板建筑，建筑结构设计较为合理，有利于减轻建筑自重，内部分割较为灵活，在高层建筑中应用较多，其设计关键是构件节点连接方式;（5）升板/升层建筑，属于板柱结构体系，在施工方法上有所不同，可以减少高空作业，加快施工速度。
　　2.2  应用优势
　　（1）设计内容多样化。在建筑施工技术不断成熟的背景下，如何在确保建筑工程质量基础上，丰富建筑功能、满足业主对于建筑内容的要求，也成为企业重点关注的问题。预制装配式建筑在应用过程中，可以将某一成品拆分成若干构件，借助“拼图”式作业方法，将成品呈现出来，这也为设计内容多样化奠定了坚实的基础。建筑企业在设计过程中，可以根据业主的实际需求，将建筑外形或个性化构件，拆分成较小的单元零件，使其能够以“拼接”的方式来完成组装，需要注意的是，在此过程中，需要对结构零件尺寸精准度进行控制，从而提高装配式建筑最终的呈现效果。
　　（2）制造过程工厂化。预制装配式建筑构件在生产时，都是委托对应的加工工厂来完成零件加工，在自动化技术体系成熟的背景下，这一过程也开始趋向于流水线作业，这也加快了工程生产速度，提高了生产管理的便捷性。目前我国装配工厂数量正处于稳步上升的阶段，并且经过多年的生产经验积累，目前已经形成了比较完善的生产作业体系，整个生产过程也步入到了工厂化阶段。而且在制造过程中，很多工程还会搭配精细化管理模式进行管理，从预制建筑零件原材料筛选，再到生产过程各环节质量管理、成品质量验收，整个过程都进行了有序管理，这也进一步提高了生产过程的有序性。
　　（3）时间成本投入较少。传统建筑工程在施工过程中，存在许多耗时较长的环节，如脚手架搭设、混凝土拌和、混凝土浇筑等，以混凝土浇筑为例，完成该工作之后，需要进入至少14天的养护周期，在此期间，该区域附近无法进行施工活动，这也在很大程度上增加了时间成本支出。而预制装配式建筑可以在同一时间内，分别完成装配式构件生产和安装平台搭建，而且在预制环节，也可以根据作业需求，搭建多个作业平台进行预制件制作。这也降低了工程施工过程中的时间成本支出，并且在作业现场只需要预留出待拼装结构的位置，在预制件运输到作业现场后，可以直接进行安装施工，这对于缩短建筑工程施工工期有着积极地作用。
　　3  预制装配式建筑精细化设计要点分析
　　3.1  工程实例
　　梅山江商务楼项目位于浙江省绍兴市镜湖新区，工程共由五栋2～6层的塔楼构成，在结构形式方面，塔楼的主体结构为钢结构，整个建筑均已钢框架结构为主。为了加快工程施工进度，提高工程最终的施工质量，创造经济效益。在具体的应用过程中，整个建筑体系主要以预制构件为主，而楼层屋面和屋顶选择现浇混凝土进行构件，同时在应用中还使用到钢筋桁架模板作为支撑体系，确保浇筑过程的顺利推进。
　　3.2  钢结构设计要点
　　上文已经提到，钢结构是该工程的主要建筑体系，钢结构集成建筑体系具有坚固抗震防风、节能环保、居住舒适、基础建筑成本较低，施工周期短、便于装修等一系列优势及特点对其进行设计时，采用了全预制装配式技术，即建筑体系中使用到的钢柱、钢梁预制为100%，这也对该环节的精细化管理提出了更高的要求。在具体的管理过程中，主要体现在以下几方面：（1）明确钢结构的具体尺寸，该工程的施工高度相对较低，对此使用到的钢结构横截面一个控制在合理范围内（本文使用的钢结构以Q345B钢为主，截面积H400×200×8×12到H800×300×16×25不等），确保其满足承重要求的基础上，减少钢结构材料的使用量。该工程在施工中应用到的主承重结构有钢梁、钢柱等，为了方便后续拼接工作的进行，长度结合实际情况进行选择。另外，在钢结构拼接使用前，还需要对材料表面的锈迹进行清理，并且也需要做好材料防腐工作，延长结构的使用寿命。
　　（2）确定不同钢结构的连接方式，结合该工程的施工特点，在具体应用中，钢柱与钢柱、钢柱与钢梁之间的连接采用了全螺栓连接方式，在很大程度上提高了该环节的安装速度;在主梁结构的安装过程中，使用到了全螺栓悬臂梁固定方式，提升了构件安装的精准度，减少构件移位的情况;对于钢结构楼板，在作业现场也选择螺栓固定的方式进行施工，全程没有应用到焊接，以此来起到加快施工进度，提高施工精准度的作用。完成钢结构连接施工后，还需要对施工质量做好验收工作，并且对于验收情况进行记录，利用数据库技术对其进行整理，这也是后期进行智能化管理体系建立的重要的数据参考。 　　3.3  单元幕墙设计要点
　　在该工程施工设计中，单元幕墙也使用到预制装配式作业方法，即建筑工程的墙面板和支撑体系都是在工厂内提前完成预制，随后将其直接固定在主体结构上，因为很多构件（如玻璃、密封胶、铝板等）都是在工厂内直接完成，这也简化了后续的安装流程，降低了作业环境的危险性。在对该环节进行精细化设计管理时，需要注意以下几方面应用内容：第一，做好生产过程的监督管理工作，因为单元幕墙构件都是在工厂内完成，因此在生产过程中，需要委托驻厂监理，对于整个生产过程进行监督，包括原材料筛选、尺寸误差、成品检查等内容，出具相应的质量验收报告，满足要求后才允许其进入到施工现场。并且在成品进入现场中后，还需要做好质量验收和质量抽检工作，从而确保每个环节施工材料应用的合规性，提高整个建筑工程的施工质量。
　　第二，做好幕墙性能的管理工作，该工程所使用到的单元幕墙主要由钢骨架、保温棉和铝单板三部分组成，在满足结构施工质量基础上，提升建筑保温性能和外观美观性。在单元模板连接的过程中，主要选择的连接方式为插接方式，提升结构的整体性。在幕墙和层间楼板连接的过程中，需要在缝隙中填充阻燃材料，如岩棉、矿棉等，使其可以形成独立的隔离带，提高结构间的防火性能。另外，还需要结合实际情况展开排水设计，在排水管道参数的选择过程中，需要做好区域基础资料的采集工作，如气候条件、年平均降水量、降水持续时间等，根据基础资料的整理情况，对于幕墙结构的部分部位进行优化处理，以此来提高幕墙本身的气密性。
　　3.4  内隔墙设计要点
　　除了钢结构和单元幕墙采用了预制装配式作业方法外，在内隔墙的设计中也使用到了该作业方式。结合工程所在区域的基本特点，内隔墙选用了轻质复合内隔墙，这也可以大幅度降低砌筑作业率。在对其展开精细化管理操作时，需要注意以下几点：（1）合理选择轻质复合内隔墙材料，结合该工程的基本特点，在具体的选择过程中，所选择的面板材料为中密度增强纤维水泥平板，该材料在设计应用中具备较强的防水性能，从而起到延缓钢结构腐蚀速度的作用。为了提高材料的应用效果，还需要对材料采购质量、材料应用流程做好监督管理，以此来提高设计内容的可操作性。
　　（2）做好隔音与吸音设计，这也是目前很多建筑工程设计过程中的基本要求，在具体设计中，主要选择了凹凸槽连接的方式来营造良好的隔音和吸音环境，同时墙板厚度设计为90mm，经过试验检测得知，该厚度的隔音量达到了40dB，满足了现代住宅规范的基本要求。另外，在作业方式上，本工程优先选择干作业装配式施工，对于整个流程进行提前梳理，明确精细化管理的重点，从而起到加快工程施工速度的作用。
　　4  预制装配式建筑精细化设计的注意事项
　　为了提高预制装配式建筑精细化设计水平，提升管理模式的适用性，在具体的应用管理中，应注意以下几点内容：第一，做好人员素养培训，提高人员综合实力，在实际应用中，可以做好设计队伍人员的筛选工作，根据综合测试的评价情况，筛选满足要求的成員组成设计队伍，从基础上提高监测队伍的综合应用水平。并且在日常工作中，也需要做好人员培训工作，培训内容包括设计标准、安全责任意识、仪器使用规范等。做好培训后的测试工作，并且将测试结果和绩效考核制度关联在一起，以此来提高参训人员的重视程度，提升实际的培训效果。第二，充分引进先进技术参与到管理活动当中，现阶段，自动化技术、智能技术已经在许多领域中得到了推广，因此在展开精细化设计时，也可以将此类先进技术融入到其中，组建可靠的综合管理体系，对于一些基础性内容进行明确，如预制装配式建筑材料参数、质量管理要点、具体分类阶段等，同时对于以往制度中一些模糊界限内容进行明确，这也为综合管理工作的顺利进行点定了坚实的基础。第三，完善相关的管理制度，进行精细化管理的前提条件便是拥有完善的制度管理体系，对于预制装配式建筑工程而言，经常使用到的管制度包括施工安全管理制度、施工质量管理制度、施工责任管理制度等，借助大数据技术对于现行制度中的具体内容进行客观分析，补充遗漏或者滞后的制度内容，从而提高制度内容的系统性。而且在制度落实的过程中，也可以利用信息技术采集反馈意见，定期进行此类意见的汇总整理，并以此为基础调整制度内容，提升制度内容的实用性。
　　5  结束语
　　综上所述，在预制装配式建筑普及度越来越高的背景下，如何采取措施来提升建筑施工质量也成为建筑企业关注的问题。精细化设计管理的应用，一方面，可以对工程各环节内容进行准确把握，在满足施工质量要求的基础上，提高建筑功能性和美观性。另一方面，可以对建筑风格内容进行优化，满足不同人群的使用需求，提高建筑工程的社会效益。
　　参考文献：
　　[1] 卓旬，徐艳红，吴正刚，许庆江.装配式建筑机电系统BIM模型精细化设计研究与应用[J].土木建筑工程信息技术：2020（5）：1～7.
　　[2] 王玉松，吴寿清，吴映栋，姚开明.装配式建筑精细化设计在别墅项目中的实践与探讨[J].浙江建筑，2019（3）：4～6+13.
　　[3] 杨留学.预制装配式建筑精细化设计方法的分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（3）：63.
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