公共文化建筑裝配式設(shè)計(jì)施工探究

公共文化建筑裝配式設(shè)計(jì)施工探究摘要當(dāng)前許多公共文化建筑由于建筑風(fēng)格的形式化不是特別強(qiáng)烈，所以比較適于采用裝配式技術(shù)，可根據(jù)實(shí)際情況選擇采用全裝配式或部分裝配式。本文結(jié)合公共文化建筑項(xiàng)目案例，簡要研究了裝配式建筑的設(shè)計(jì)流程與技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。 關(guān)鍵詞裝配式建筑設(shè)計(jì)；公共文化空間；設(shè)計(jì)流程 公共文化建筑采用全裝配式或部分裝配式設(shè)計(jì)技術(shù)手段，主要是根據(jù)建筑的功能、風(fēng)格及形式需要而定。一般情況下要根據(jù)公共文化建筑預(yù)制系統(tǒng)的需要，進(jìn)行不同體系的劃分，同時(shí)結(jié)合細(xì)節(jié)把握和落實(shí)整體建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)格與技術(shù)特點(diǎn)，從而提高公共文化建筑的裝配式設(shè)計(jì)水平及施工質(zhì)量。 1裝配式建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與流程 裝配式建筑設(shè)計(jì)前期方案階段的設(shè)計(jì)流程與常規(guī)項(xiàng)目相同，需要根據(jù)場地條件、周邊環(huán)境等因素，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書內(nèi)項(xiàng)目功能、建設(shè)規(guī)模及其他技術(shù)要求完成方案設(shè)計(jì)階段的總平面規(guī)劃及單體方案設(shè)計(jì)工作。方案設(shè)計(jì)確定后，相關(guān)專業(yè)（結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通空調(diào)專業(yè)等）需要配合進(jìn)行方案深化設(shè)計(jì)及初步設(shè)計(jì)，此階段主要結(jié)合項(xiàng)目所采用裝配式建筑技術(shù)體系，針對關(guān)鍵技術(shù)以及疑點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行專項(xiàng)分析研究并提出合理解決方案，進(jìn)而專業(yè)間互相協(xié)調(diào)、同步推進(jìn)并最終完成施工圖設(shè)計(jì)。以傳統(tǒng)公共文化建筑設(shè)計(jì)為例，其所要解決的是平面布局與功能配置是否合理，建筑風(fēng)格與周邊環(huán)境是否融洽，建筑造型是否美觀，結(jié)構(gòu)體系是否堅(jiān)固耐用，以及建筑本身的施工難易程度和整體成本造價(jià)。但在采用裝配式建筑設(shè)計(jì)體系后，需要考慮的因素就包括了技術(shù)應(yīng)用的有效性，施工組織的合理性，建造成本的經(jīng)濟(jì)性，通過建筑各預(yù)制體系科學(xué)拆分與標(biāo)準(zhǔn)化，對預(yù)制構(gòu)件的合理組合運(yùn)用，保證建筑外立面造型不單調(diào)且內(nèi)部空間布局可靈活變化，同時(shí)也滿足建造的基本安全性與可靠性要求。建筑的裝配式設(shè)計(jì)階段的基本設(shè)計(jì)流程。建筑體系拆分結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)外圍護(hù)體系、裝修和設(shè)備管線體系）部件設(shè)計(jì)材料選擇墻體、樓板、屋面、樓梯預(yù)制預(yù)制裝配率計(jì)算。 2項(xiàng)目概況 2.1某公共文化建筑的裝配式建筑設(shè)計(jì)概況。本項(xiàng)目為中型公共文化空間建筑，采用了裝配式鋼結(jié)構(gòu)框架體系，為最大程度實(shí)現(xiàn)公共空間的標(biāo)準(zhǔn)性和靈活性，采用九宮格軸網(wǎng)平面布置，在布置的同時(shí)還要考慮到地下空間及各種設(shè)備功能房間的布局，采用了8400mm和9000mm的柱網(wǎng)組合。在首層柱網(wǎng)以外位置，為了有效增大建筑空間及有效使用面積，選用懸挑的方式，屋面部分主要使用輕鋼屋架結(jié)構(gòu)體系，用于大跨度的展廳空間。建筑的裝配式體系主要包括了鋼框架結(jié)構(gòu)、預(yù)制墻體、預(yù)制樓板、預(yù)制屋面以及預(yù)制樓梯等5部分。2.2鋼框架結(jié)構(gòu)選型與連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)用了箱形鋼柱、H形熱軋鋼梁，其中主體結(jié)構(gòu)鋼柱采用400mm400mm14mm14mm型號，輕鋼屋架采用300mm250mm8mm12mm型號。所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均在工廠預(yù)制完成并在現(xiàn)場直接吊裝安裝，這種施工操作可以發(fā)揮裝配式建筑設(shè)計(jì)及施工的最大優(yōu)勢，有效地節(jié)省了大量的建造時(shí)間、施工空間并減少了資源消耗，體現(xiàn)了便捷高效的特點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方面，項(xiàng)目采用了剛性連接柱腳位置，再利用墊板配合加強(qiáng)肋有效加強(qiáng)螺栓，確保做到基礎(chǔ)與地上鋼柱合理連接。在H型鋼箱形柱連接方面，采用工字鋼翼緣與腹板栓接直接焊接，懸梁臂段等其他部分也采用全焊接連接形式，滿足主梁與次梁的可靠連接2。2.3預(yù)制墻體設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目的預(yù)制墻體設(shè)計(jì)包括了外墻與內(nèi)墻，其中外墻采用蒸壓砂加氣混凝土ALC板，綜合考慮節(jié)能要求及隔聲效果，采用200mm的厚度，設(shè)計(jì)最大長度控制在5000mm以內(nèi)，同時(shí)內(nèi)配直徑8mm鋼筋，具有良好的抗沖擊性。在外墻拆分尺寸方面，為體現(xiàn)外立面的韻律感，在設(shè)計(jì)中結(jié)合柱網(wǎng)模數(shù)，同時(shí)考慮到預(yù)制件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，將ALC板寬度設(shè)置為600mm的模數(shù)。主體建筑南立面外掛外墻板的拆分尺寸經(jīng)計(jì)算為3000mm4800mm（600mm8mm）（圖1）。這樣通過合理的模數(shù)設(shè)置及工廠預(yù)制生產(chǎn)，可以極大減少工地現(xiàn)場的切割量，提高建筑外墻施工安裝速度及建造水平，節(jié)約了材料、節(jié)省了成本。在對外墻板與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造進(jìn)行處理時(shí)，ALC板上下兩端使用通長角鋼與構(gòu)造柱焊接固定，需保證墻板與鋼梁通過螺栓連接。同時(shí)，在窗洞口四周采用扁鋼焊接加固框加固，并將上下扁鋼與螺栓、ALC板連接固定，最后在末端焊接與通長角鋼連接。在整個(gè)外墻的裝配過程中為確保墻、梁、柱面的相互可靠連接，采用直角鋼件法、鉤頭螺栓法進(jìn)行連接，并用巖棉、泡沫劑等進(jìn)行填縫處理。本項(xiàng)目ALC外墻板的具體施工工藝流程主要如下：測量放線設(shè)定水平控制線、垂直度控制線鋼梁通長角鋼及支撐件焊接做防銹處理墻板檢驗(yàn)編號門窗洞口加固角鋼焊接安裝焊縫檢查防銹漆涂刷板材吊裝、校正平面與垂直度板面破損修補(bǔ)嵌縫涂刷外墻涂料裝飾外墻。本項(xiàng)目采用厚150mm聚苯顆粒水泥夾芯復(fù)合條板作為內(nèi)隔墻，主要用于內(nèi)部空間的分隔，組裝快捷、方便切割。內(nèi)隔墻的拆分設(shè)計(jì)中采用了標(biāo)準(zhǔn)板尺寸，板寬600mm，最大高度控制在5000mm以內(nèi)，當(dāng)排列剩余寬度不足一塊標(biāo)準(zhǔn)板寬時(shí)，在現(xiàn)場使用切割補(bǔ)板，且控制切割寬度使其在200mm以內(nèi)。在墻體連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方面，主要采用聚苯顆粒水泥夾芯復(fù)合條板橫向連接，具體采用了雙凹槽對接、平接、榫接等方式，再配合鉤頭螺栓法、直角鋼法等，同時(shí)在條板隔墻位置上預(yù)留門窗洞口設(shè)計(jì)尺寸，距離板邊120150mm位置實(shí)施細(xì)石混凝土灌實(shí)操作，避免該位置出現(xiàn)空心孔洞漏洞問題。2.4預(yù)制樓板設(shè)計(jì)。對本項(xiàng)目中預(yù)制樓板體系的研究應(yīng)該從降低自重、提高施工速度、增加建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、節(jié)約成本等多方面入手，保證樓板與主體結(jié)構(gòu)形成一體化系統(tǒng)，這也符合裝配式建筑設(shè)計(jì)的基本宗旨。經(jīng)過綜合分析比較，本項(xiàng)目采用預(yù)制帶肋底板混凝土疊合樓板，具體體現(xiàn)在以下幾方面技術(shù)優(yōu)勢。（1）不需要支模，在施工過程中可同時(shí)吊裝多個(gè)板塊而互不影響，能大幅縮短施工工期。（2）裝配化方面，預(yù)制底板均在工廠加工制作完成，所有構(gòu)件在制作后都進(jìn)行了精確校準(zhǔn)，滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求。（3）剛度方面，采用高強(qiáng)材料的預(yù)制帶肋底板混凝土疊合樓板，質(zhì)量更輕、剛度更大、抗裂性能表現(xiàn)更好。本項(xiàng)目采用的預(yù)制樓板施工的底板厚度為300mm，整體造價(jià)較為合理，為項(xiàng)目施工節(jié)約了大量成本。在預(yù)制帶肋底板混凝土疊合樓板生產(chǎn)預(yù)制過程中，保證帶肋底板設(shè)置預(yù)留孔洞，在疊合層位置現(xiàn)場澆筑混凝土樓板現(xiàn)澆層，同時(shí)將底板通過預(yù)埋方式與鋼梁翼緣相互焊接固定，最后再在底板上澆筑混凝土完成樓板施工過程。本項(xiàng)目預(yù)制樓板的具體施工工藝流程為：排板放樣吊裝堆放敷設(shè)鋼梁臨時(shí)固定封口板收邊、安裝臨時(shí)支撐鋼筋綁扎管線鋪設(shè)、埋件澆筑混凝土。2.5預(yù)制屋面設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目的預(yù)制屋面設(shè)計(jì)圍繞重點(diǎn)在于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)，即檐口與雨水管部位節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。屋面裝飾板采用鋁鎂錳金屬板，在預(yù)制混凝土樓面板上鋪設(shè)厚100mm巖棉保溫層，間隔240mm鋪設(shè)檁條，總體厚度約為370mm。在設(shè)計(jì)過程中，主要針對平屋面及展廳坡屋面檐口、檐溝等屋面不同部位的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，同時(shí)處理好高低屋面、展廳屋面與外墻的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等問題。另外，在對屋面組織排水與落水管進(jìn)行處理時(shí)，屋面板與外墻板接縫位置處設(shè)置屋面排水口，并同時(shí)做好外掛墻板構(gòu)造柱與豎向排水管的有效整合，確保屋面有組織排水設(shè)計(jì)的合理性，并將外立面落水管全部隱蔽設(shè)計(jì)，提升了建筑的整體觀感，體現(xiàn)了裝配式建筑的質(zhì)感與細(xì)節(jié)。2.6預(yù)制樓梯設(shè)計(jì)。本本項(xiàng)目使用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土樓梯，其包含了樓梯段與休息平臺(tái)2部分。其中休息平臺(tái)構(gòu)件與樓梯段構(gòu)件設(shè)計(jì)上完全分離，且全部在工廠生產(chǎn)預(yù)制，在施工現(xiàn)場組合安裝。樓梯安裝采用預(yù)制鋼筋混凝土梯段配合U形筋，在預(yù)制樓板內(nèi)預(yù)埋鋼板箍連接，最后對預(yù)制梯段和樓板通過現(xiàn)澆混凝土使其成為整體5。整體看，本項(xiàng)目裝配式體系的主要施工過程可概括為圍繞地上部分鋼框架結(jié)構(gòu)展開，在完成鋼筋混凝土澆筑后，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)的梁柱安裝預(yù)制樓板（預(yù)制樓梯同步安裝），在預(yù)制外墻體系部分安裝完成后鋪設(shè)預(yù)制屋面板，如圖2所示。 3結(jié)束語 總體來說，在公共文化建筑的設(shè)計(jì)施工中采用裝配式建筑技術(shù)，結(jié)合建筑設(shè)計(jì)所要求的平面尺寸及層高設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外空間設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化，滿足設(shè)計(jì)功能及建筑風(fēng)格需求的同時(shí)滿足裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。正如本文中所述的公共文化建筑案例所示，在采用裝配式建筑設(shè)計(jì)后，非但不影響建筑功能布局的合理性，建筑造型的風(fēng)格特點(diǎn)，又能很好加快施工進(jìn)度，節(jié)省建筑成本，節(jié)約建筑材料，并能體現(xiàn)建筑的高品質(zhì)，讓建筑設(shè)計(jì)和施工更加具有創(chuàng)造性。 參考文獻(xiàn) 1貝楊.預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的應(yīng)用剖析J.山東工業(yè)技術(shù)，2019（22）：88. 2徐健.預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計(jì)J.裝飾裝修天地，2019（16）：197. 3趙海娟.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的深化設(shè)計(jì)J.裝飾裝修天地，2019（14）：138. 4周巧婷.裝配式建筑構(gòu)件自動(dòng)化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)優(yōu)勢分析J.微型電腦應(yīng)用，2019，35（7）：9295. 5李述祥.探討裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)J.低碳世界，2019，9（6）：169170. 6彭效義，許國東，孫正華.裝配式混凝土構(gòu)件問題及生產(chǎn)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)J.建筑技術(shù)，2019，50（5）：607610.5