張亞歡 齊 興 王天恒

（中建七局第四建筑有限公司，陜西 西安 710016）

裝配式建筑是我國建筑行業(yè)在發(fā)展中衍生的代表性產(chǎn)物，盡管現(xiàn)代化技術的發(fā)展實現(xiàn)了對裝配式建筑設計方案的優(yōu)化，但由于傳統(tǒng)的裝配式建筑在設計中缺少對整體的精細化設計，導致設計成果一直無法達到預期的效果[1]。隨著我國在裝配式設計方面研究的深化，設計單位提出了針對此類形式建筑的精細化設計理念，在設計中結合環(huán)境與造型之間的關系，優(yōu)化建筑的整體性能，提高綜合設計水平，促進并推動我國建筑行業(yè)的穩(wěn)步、持續(xù)發(fā)展。

1 預制裝配式建筑精細化設計

1.1 裝配式預制構件精細化設計

在裝配式建筑當中，裝配式預制構件是重要的組成部分，針對這一結構進行精細化設計時，結合現(xiàn)場的實際建設條件、氣候變化特點和功能需求等，對不同預制構件的預制率、構件類型及形式進行設計[2]。對于建筑外部用于圍護的構件，可采用非承重型的輕質(zhì)構件，在完全脫離建筑的受力體系后，對于這一類型構件的選擇靈活性更強，建筑中預留門窗空洞的窗間墻選擇這一類型構件[3]。在設計時，根據(jù)建筑采光和通風需要，形成有序或無序的立面，如圖1所示。

圖1 裝配式預制構件建筑幕墻設計效果

在對建筑幕墻設計時，可采用混凝土墻，將若干個在工廠當中完成預制開洞處理的混凝土預制板運輸?shù)浆F(xiàn)場，并在現(xiàn)場完成組裝[4]。幕墻上的空洞分為兩種規(guī)格，在夏季通過墻體可實現(xiàn)對強烈陽光照射光線的遮擋，而在冬季較低照射幅度的陽光可以直接射入建筑內(nèi)部，以此根據(jù)季節(jié)實現(xiàn)對建筑內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)[5]。對于空間跨度較大的建筑而言，可采用玻璃幕墻結構，不僅可以將玻璃幕墻結構與門窗進行更好的融合，同時還能夠使構件的基本使用功能與裝飾功能相融合。

預制整體單元與其他構件相比更加特殊，既是圍護結構，同時又是承重結構。在選擇預制單元模塊結構時，可采取半預制形式，根據(jù)裝配式建筑項目的建設要求，在工廠當中完成對主體承重結構和圍護結構的制作，在施工現(xiàn)場沒有集成內(nèi)部功能設施之前，可實現(xiàn)對半預制單元結構的快速安裝。對于兩個模塊之間的縫隙，可通過玻璃進行填充，光束會通過縫隙進入到建筑內(nèi)部，以此使光束具備韻律感。除此之外，還可采用全預制式的單元結構[6]。同樣按照上述操作，在工廠完成制作。在現(xiàn)場安裝時，需要確保所有功能設施集成完畢后，按照規(guī)范標準對各個單元結構進行連接。

1.2 建筑功能空間精細化設計

在對預制裝配式建筑的功能空間進行精細化設計時，打破以往建筑的固有空間模式，并強調(diào)空間的自由靈活性。為了適應建筑空間需求，可用軟彈性和硬彈性兩種形式對建筑內(nèi)部空間進行設計[7]。軟彈性是根據(jù)建筑的使用需求，采用軟彈性方式對內(nèi)部空間進行設計，可選擇在更加開放和靈活的建筑平面上進行，并根據(jù)不同時間對建筑使用的不同需要，對其空間進行合理配置[8]。在采用硬彈性的功能空間設計時，應充分考慮到建筑的適應性條件，在內(nèi)部空間中增加可以移動的墻體，以此根據(jù)居住需求的改變，對墻體進行移動。

在對建筑功能空間設計時，還應當考慮建筑外部空間涉及的城市、區(qū)域、街道等公共領域。通過建筑界面能夠初步確定外部空間的范圍，在組群建筑當中，各個建筑界面相互圍合，會在一定程度上限制建筑的外部空間。若采用預制裝配式的方式對組群建筑進行改造，則應當先完成對主體支撐結構的構建，在時間不斷推移的過程中，對各個單元模塊進行安裝或拆卸。支撐結構不可僅僅作為單一的建筑固件，應當是多個建筑聚集區(qū)域擴展的固件，通過對支撐結構的設置能夠為建筑提供一個滿足生活需求的有機體，以此在建筑甚至整個城市在成長或衰減的過程中，滿足空間結構變化需要。

1.3 構件安裝精細化設計

對于構件的安裝也能夠在極大程度上影響到建筑整體的精細化水平，對于各個構件的安裝分為在工廠中進行和施工現(xiàn)場進行兩種。為了避免現(xiàn)場施工中將大量時間浪費在對材料的安裝上，因此工廠需要完成對構件的基本組裝，提供更加完整的構件。在實際中，若沒有特殊要求使用小的預制構件，則應盡量放棄對小構件的使用。在安裝構件時，還應當考慮到裝配順序的問題。考慮裝配順序應當預先對組件進行評估，并進行系統(tǒng)化拆分，按照預先設定的邏輯順序完成組裝。同時，通過安裝過程的逆過程也能夠提供一個更有效的裝配順序。在實際安裝中，需要設計、工程和細節(jié)達到一體化效果，以此才能夠確保建筑中各個構件的精細化安裝。對于類似預制模塊、墻板結構等體積和重量均較大的構件，應當盡可能在工廠中完成安裝，達到更好的吸收和整合效果。為進一步提高安裝效果，應當構建一個結構化的供應鏈，并盡可能在安裝中減少交叉流動，從而使各個構件能夠按時交貨，確保建筑工程的工期。

2 實例分析

為檢驗本文提出的裝配式建筑精細化設計方法是否具有可行性，下述將以某地區(qū)待開發(fā)項目為例，按照本文設計的內(nèi)容，進行此建筑的精細化設計。

該項目位于某示范景區(qū)，是該地區(qū)最繁華的區(qū)域之一，將建筑項目建于此地區(qū)，不僅是為了提供外地游客更加便利的住宿條件，更是為了提高景區(qū)收益。此區(qū)域是早期土著群體生活的主要場所之一，具有十分濃郁的地域文化氛圍，通過與建筑承包方與事務所的交涉，獲取場地在建設前的總體概況，見圖2。

圖2 場地建設前的概況

在深入此地區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)具有較大的商業(yè)價值，現(xiàn)有住宅大多為居民獨棟別墅，土地均為地方政府出售，業(yè)主方在購買土地后聘請了專業(yè)的設計團隊與施工單位，在環(huán)境中進行建筑群的開發(fā)?，F(xiàn)有建筑不僅在風格各異，還具有較為顯著的立體性優(yōu)勢，無論在顏色設計上還是在造型規(guī)劃上，都獨具一格。當?shù)夭糠纸ㄖ煨褪疽鈭D見圖3。

圖3 當?shù)夭糠纸ㄖ煨褪疽鈭D

通過上述分析，了解了當?shù)亟ㄖO計風格，在此基礎上，按照本文設計的內(nèi)容，進行地區(qū)內(nèi)裝配式建筑整體的精細化設計。獲取與建筑群相關的信息，統(tǒng)計內(nèi)容如表1所示。

表1 預制裝配式建筑群概況信息

根據(jù)建筑概況信息，以其中一棟公寓建筑為例，對其進行整體設計的精細化。在設計中，設計師需要使用計算機輔助BIM技術，建立針對此建筑的鋼結構空間三維模型，使用計算機程序，對鋼結構每個細部結構進行編碼，建筑結構形式與建筑鋼結構空間三維模型如圖4所示。

圖4 建筑結構形式與建筑鋼結構空間三維模型示意圖

在此基礎上，對建筑進行細部節(jié)點構造，確保鋼筋支路無碰撞后，進行預制鋼板的精細化設計。設計中，考慮到場地條件受限，且采用現(xiàn)澆施工方式難以實現(xiàn)對屋頂直接施工，因此，在設計屋頂時，選擇隔熱效果好、質(zhì)量較輕的材料作為屋頂材料，由于預制屋頂是此建筑中體積最大的構件，為了避免現(xiàn)場施工不便，可采用在完成主體結構的安裝后，先安裝屋頂預制構件，再進行其他結構的施工。屋頂板構造示意圖如圖5所示。

圖5 屋頂板構造示意圖

為檢驗設計的預制裝配式結構是否滿足精細化需求，將屋頂結構的承載力作為評價指標。完成設計后，根據(jù)已知參數(shù)，按照下述計算公式，進行預制屋頂承載力的計算。

式中Q-代表預制屋頂結構承載力；

q n-代表結構樁端阻力；

A-代表屋頂截面面積；

γ1-代表結構的容重；

V-代表預制屋頂結構體積。其中q n可用下述計算公式計算得到具體值。

式中N c-代表承載力系數(shù)，取值在1～9之間，最大不超過9；

S u-代表結構剪切強度。

在設計的預制建筑屋頂上隨機選擇10個監(jiān)測點，按照上述計算公式，對監(jiān)測點的承載力進行計算。計算結果如表2所示。

表2 監(jiān)測點承載力/kN/m2

根據(jù)房屋建筑設計規(guī)范可知，屋頂結構每平方米的承載力應滿足＞2.5kN/m2的設計要求，上述表2中隨機選擇的監(jiān)測點承載力，均符合＞2.5kN/m2的要求，因此，在完成實驗后，證明了本文設計方法的可行性。按照此方法進行建筑結構的整體設計，不僅可以實現(xiàn)對建筑整體質(zhì)量的提升，還可以保證建筑設計符合精細化需求。

3 結語

在完成本文研究后，明確了精細化設計理念在建筑設計中的重要性，為實現(xiàn)對精細化設計的全面推廣，使設計的建筑結構符合業(yè)主方提出的精細化要求，本文開展了此次研究。盡管此次設計的方法在經(jīng)過檢驗后證實了具有一定可行性，但要明確不同類型或不同地區(qū)的建筑精細化設計標準是不同的，因此，要實現(xiàn)對本文設計方法的全面推廣，還應在現(xiàn)有工作的基礎上，融入可變性理念與綠色理念，從不同角度進行此項工作的優(yōu)化設計，通過此種方式，進一步提高建筑的設計水平，保證設計成果可以在市場中廣泛推廣使用，全面提升設計成果的細部結構精細度，保證對我國建筑行業(yè)在市場內(nèi)發(fā)展的全面優(yōu)化。