公共文化建筑裝配式設計施工探究

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［摘要］當前許多公共文化建筑由于建筑風格的形式化不是特別強烈，所以比較適于采用裝配式技術，可根據實際情況選擇采用全裝配式或部分裝配式。本文結合公共文化建筑項目案例，簡要研究了裝配式建筑的設計流程與技術應用要點。

［關鍵詞］裝配式建筑設計；公共文化空間；設計流程

公共文化建筑采用全裝配式或部分裝配式設計技術手段，主要是根據建筑的功能、風格及形式需要而定。一般情況下要根據公共文化建筑預制系統的需要，進行不同體系的劃分，同時結合細節把握和落實整體建筑的設計風格與技術特點，從而提高公共文化建筑的裝配式設計水平及施工質量。

1裝配式建筑的設計要點與流程

裝配式建筑設計前期方案階段的設計流程與常規項目相同，需要根據場地條件、周邊環境等因素，結合設計任務書內項目功能、建設規模及其他技術要求完成方案設計階段的總平面規劃及單體方案設計工作。方案設計確定后，相關專業（結構、給排水、電氣、暖通空調專業等）需要配合進行方案深化設計及初步設計，此階段主要結合項目所采用裝配式建筑技術體系，針對關鍵技術以及疑點難點進行專項分析研究并提出合理解決方案，進而專業間互相協調、同步推進并最終完成施工圖設計。以傳統公共文化建筑設計為例，其所要解決的是平面布局與功能配置是否合理，建筑風格與周邊環境是否融洽，建筑造型是否美觀，結構體系是否堅固耐用，以及建筑本身的施工難易程度和整體成本造價。但在采用裝配式建筑設計體系后，需要考慮的因素就包括了技術應用的有效性，施工組織的合理性，建造成本的經濟性，通過建筑各預制體系科學拆分與標準化，對預制構件的合理組合運用，保證建筑外立面造型不單調且內部空間布局可靈活變化，同時也滿足建造的基本安全性與可靠性要求。建筑的裝配式設計階段的基本設計流程。建筑體系拆分結構體系、內外圍護體系、裝修和設備管線體系）→部件設計→材料選擇→墻體、樓板、屋面、樓梯預制→預制裝配率計算。

2項目概況

2.1某公共文化建筑的裝配式建筑設計概況。本項目為中型公共文化空間建筑，采用了裝配式鋼結構框架體系，為最大程度實現公共空間的標準性和靈活性，采用九宮格軸網平面布置，在布置的同時還要考慮到地下空間及各種設備功能房間的布局，采用了8400mm和9000mm的柱網組合。在首層柱網以外位置，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構體系，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構、預制墻體、預制樓板、預制屋面以及預制樓梯等5部分。2.2鋼框架結構選型與連接節點設計。本項目的主要結構構件運用了箱形鋼柱、H形熱軋鋼梁，其中主體結構鋼柱采用400mm×400mm×14mm×14mm型號，輕鋼屋架采用300mm×250mm×8mm×12mm型號。所有結構構件均在工廠預制完成并在現場直接吊裝安裝，這種施工操作可以發揮裝配式建筑設計及施工的最大優勢，有效地節省了大量的建造時間、施工空間并減少了資源消耗，體現了便捷高效的特點。在結構連接節點設計方面，項目采用了剛性連接柱腳位置，再利用墊板配合加強肋有效加強螺栓，確保做到基礎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預制墻體設計。本項目的預制墻體設計包括了外墻與內墻，其中外墻采用蒸壓砂加氣混凝土ALC板，綜合考慮節能要求及隔聲效果，采用200mm的厚度，設計最大長度控制在5000mm以內，同時內配直徑8mm鋼筋，具有良好的抗沖擊性。在外墻拆分尺寸方面，為體現外立面的韻律感，在設計中結合柱網模數，同時考慮到預制件的標準尺寸，將ALC板寬度設置為600mm的模數。主體建筑南立面外掛外墻板的拆分尺寸經計算為3000mm×4800mm（600mm×8mm）（圖1）。這樣通過合理的模數設置及工廠預制生產，可以極大減少工地現場的切割量，提高建筑外墻施工安裝速度及建造水平，節約了材料、節省了成本。在對外墻板與主體結構連接構造進行處理時，ALC板上下兩端使用通長角鋼與構造柱焊接固定，需保證墻板與鋼梁通過螺栓連接。同時，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、鉤頭螺栓法進行連接，并用巖棉、泡沫劑等進行填縫處理。本項目ALC外墻板的具體施工工藝流程主要如下：測量放線→設定水平控制線、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→嵌縫→涂刷外墻涂料裝飾外墻。本項目采用厚150mm聚苯顆粒水泥夾芯復合條板作為內隔墻，主要用于內部空間的分隔，組裝快捷、方便切割。內隔墻的拆分設計中采用了標準板尺寸，板寬600mm，最大高度控制在5000mm以內，當排列剩余寬度不足一塊標準板寬時，在現場使用切割補板，且控制切割寬度使其在200mm以內。在墻體連接節點構造方面，主要采用聚苯顆粒水泥夾芯復合條板橫向連接，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，同時在條板隔墻位置上預留門窗洞口設計尺寸，距離板邊120~150mm位置實施細石混凝土灌實操作，避免該位置出現空心孔洞漏洞問題。2.4預制樓板設計。對本項目中預制樓板體系的研究應該從降低自重、提高施工速度、增加建筑結構強度、節約成本等多方面入手，保證樓板與主體結構形成一體化系統，這也符合裝配式建筑設計的基本宗旨。經過綜合分析比較，本項目采用預制帶肋底板混凝土疊合樓板，具體體現在以下幾方面技術優勢。（1）不需要支模，在施工過程中可同時吊裝多個板塊而互不影響，能大幅縮短施工工期。（2）裝配化方面，預制底板均在工廠加工制作完成，所有構件在制作后都進行了精確校準，滿足工業化生產要求。（3）剛度方面，采用高強材料的預制帶肋底板混凝土疊合樓板，質量更輕、剛度更大、抗裂性能表現更好。本項目采用的預制樓板施工的底板厚度為300mm，整體造價較為合理，為項目施工節約了大量成本。在預制帶肋底板混凝土疊合樓板生產預制過程中，保證帶肋底板設置預留孔洞，在疊合層位置現場澆筑混凝土樓板現澆層，同時將底板通過預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。本項目預制樓板的具體施工工藝流程為：排板→放樣→吊裝堆放→敷設→鋼梁臨時固定→封口板收邊、安裝→臨時支撐→鋼筋綁扎→管線鋪設、埋件→澆筑混凝土。2.5預制屋面設計。本項目的預制屋面設計圍繞重點在于節點構造設計，即檐口與雨水管部位節點的設計。屋面裝飾板采用鋁鎂錳金屬板，在預制混凝土樓面板上鋪設厚100mm巖棉保溫層，間隔240mm鋪設檁條，總體厚度約為370mm。在設計過程中，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點構造進行深化設計，同時處理好高低屋面、展廳屋面與外墻的連接節點構造等問題。另外，在對屋面組織排水與落水管進行處理時，屋面板與外墻板接縫位置處設置屋面排水口，并同時做好外掛墻板構造柱與豎向排水管的有效整合，確保屋面有組織排水設計的合理性，并將外立面落水管全部隱蔽設計，提升了建筑的整體觀感，體現了裝配式建筑的質感與細節。2.6預制樓梯設計。本本項目使用預制裝配式鋼筋混凝土樓梯，其包含了樓梯段與休息平臺2部分。其中休息平臺構件與樓梯段構件設計上完全分離，且全部在工廠生產預制，在施工現場組合安裝。樓梯安裝采用預制鋼筋混凝土梯段配合U形筋，在預制樓板內預埋鋼板箍連接，最后對預制梯段和樓板通過現澆混凝土使其成為整體[5]。整體看，本項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構展開，在完成鋼筋混凝土澆筑后，結合主體結構的梁柱安裝預制樓板（預制樓梯同步安裝），在預制外墻體系部分安裝完成后鋪設預制屋面板，如圖2所示。

3結束語

總體來說，在公共文化建筑的設計施工中采用裝配式建筑技術，結合建筑設計所要求的平面尺寸及層高設計，實現內外空間設計的標準化、統一化，滿足設計功能及建筑風格需求的同時滿足裝配式建筑評價標準要求。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計后，非但不影響建筑功能布局的合理性，建筑造型的風格特點，又能很好加快施工進度，節省建筑成本，節約建筑材料，并能體現建筑的高品質，讓建筑設計和施工更加具有創造性。

參考文獻

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作者:王偉 單位:河南五方合創建筑設計有限公司