预制装配式建筑的发展前景及设计要点-中机院产业园区规划网

预制装配式建筑是指在建筑过程中充分运用预制装配技术，其结构构件大多是由工厂按照工业化、精确化、标准化模式预制加工而成，并向各个建筑施工场地进行运输，施工现场根据自身的实际需求和施工设计要求对其进行装配，确保预制装配式建筑的顺利建设。传统建筑会存在施工工艺水平较低、施工效率较低等缺陷，而预制装配式建筑正好可以弥补这一缺陷，它更符合工业化生产的实际需要，能够不断地提高建筑项目装配和预制技术，充分地将材料、构件及结构技术进行有效的整合，有助于其工业化技术和集成化水平的提高。当前我国正在积极推广产业化建筑发展政策，最新出台的《绿色建筑行动方案》、《绿色建筑应用方案》等相关规范明确规定了在未来建筑行业的发展中，应该加大对预制装配式结构、钢结构等建筑体系的推广和应用。

早在20世纪50年代初，欧洲的一些国家就开始大力发展预制装配式建筑。60年代初，美国、加拿大、日本等发达国家也开始了预制装配式建筑的研究及应用。在1989年举行的第11届国际建筑研究与文献委员会（CIB）大会上，建筑工业化被列为当今世界建筑技术发展的十大趋势之一。目前，美国预制装配式建筑在混凝土结构中所占比例已超过35%；日本预制装配式建筑在混凝土结构中所占比例已超过50%。

20世纪80年代，预制装配式框架结构、大板、升板体系等在我国建筑行业得到了空前的发展，促进了建筑工业化的进步，但是由于在构件生产、安装施工及结构受力模型、构件连接方式等方面存在的问题，这些结构在抗震安全性、建筑物理性能、建筑功能等方面不同程度地存在着一些问题，在20世纪90年代已经逐渐地被淘汰。

目前预制装配式建筑主要分为三大开发模式：预制钢筋混凝土结构、预制轻型钢结构、预制集装箱结构。PC（Prefabricated Concrete Structure）“预制装配式混凝土结构”，是以预制混凝土构件为主要构件，经装配、连接，结合部分现浇而形成的混凝土结构。PC建筑具有高效节能、绿色环保、降低成本等诸多优势；钢结构房屋具有自重轻、跨度大、抗风抗震性能好，保温隔热、隔声等各项指标卓越的特点，是一种高效、节能、环保、符合可持续发展方针的绿色建筑体系。适用于别墅、多层住宅、度假村、会所等民用建筑及建筑加层、屋顶平改坡、轻质内隔墙等；预制集装箱结构以集装箱为基本模块，采用制造模式，在工厂内以流水线制造完成各模块的结构建造和内部装修后再运输到工程现场，按不同的用途与功能快速组合成风格各异的房屋建筑。

上海市首先对住宅采用了装配整体式混凝土体系，包括装配整体式混凝土框架结构、预制叠合混凝土剪力墙结构两种；江苏省采用的是预制装配整体式剪力墙结构体系，结构体系由墙板、叠合楼板、楼梯及阳台等混凝土预制构件组成，在施工现场拼装后，采用墙板间竖向连接缝现浇、上下墙板间主要竖向受力钢筋浆锚连接以及楼面梁板叠合现浇形成整体的一种结构形式。北京市采用的多是装配式剪力墙结构体系，结构体系有装配式钢筋混凝土剪力墙结构、圆孔板剪力墙结构、装配式型钢剪力墙结构三种；南京大地集团从法国引进了预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系NPC，包括预制预应力混凝土装配整体式框架结构、预制预应力混凝土装配整体式框架-剪力墙结构两种；安徽西伟德混凝土预制件（合肥）有限责任公司从德国引进了叠合板式混凝土剪力墙结构体系，该体系由叠合式楼板和叠合式墙板，辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边缘构件、梁、板，共同形成剪力墙结构，专门用于住宅建筑，预制装配率很高。

相较于普通建筑体系而言，预制装配式建筑在不断提高劳动生产效率的基础上，可以循环利用工业废料，在有利于绿色施工，且较短的建设周期有利于加快施工频率，相对简单的施工工艺可以降低材料的浪费程度，实现绿色环保的目的，使建筑项目可以兼顾其社会效益和经济效益。因而在未来建筑中，预制装配式建筑的应用将会越来越广泛。

在充分考虑预制装配式建筑技术策划的基础上，对其平面设计和立面设计进行适当的优化；在基本使用性能得以正常发挥的前提下，坚持少规格、多组合的预制构件设计原则，使预制装配式建筑设计的标准化和系统化程度得到切实的提高。立面设计时应该对生产制造各种结构构件的可行性进行重点分析，充分参考预制装配式建筑结构方式及其特点，实现立面设计的个性化和多样化。

专业不同，其技术要点也不尽相同，这就对协同设计提出了更高的要求。对各种专业设备和管线的预埋预留位置应进行充分考虑，根据实际情况的客观需求选择合适的预制构件，对经济性、可靠性进行评估，对诸多可能影响施工质量、进度和成本的要素进行分析，并根据客观需求采取切实可行的技术措施。

在初步设计阶段，会根据不同专业来结合预制构件、内装部品、设施设备等设计参数采取一系列技术措施。在预制装配式建筑结构施工图设计过程中，专业不同，其预留及预埋的要求就不同，在设计中应该充分考虑到这一点。预制装配式结构的平面布置宜更加规则、均匀，并应具有良好的整体性。平面长宽比不宜过大，局部突出或凹入部分的尺度也不宜过大。结构竖向布置宜规则、均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力竖向突变，承重构件宜上下对齐，结构侧向刚度宜下大上小。此外，对预制装配式建筑连接节点的防水设计、防火设计和隔声设计也应进行优化。

预制构件的设计单位与加工厂之间要保持一定频率的交流和沟通。建筑单位可以对项目建设的实际需求进行充分考虑，并将预制构件的尺寸和类型提供给相关设计单位。除了需要对预制构件门窗洞口和机电管线进行精确定位之外，亦要对其生产及运输过程引起足够的重视，对其施工现场涉及到在各种临时、固定设施上安装吊钩、孔的预埋预留情况进行充分考虑。

在预制装配式建筑构件设计的过程中，确保标准化、模数化原则得以贯彻落实，在构件使用中尽可能的避免其出现较多的类型，其目的是提高构件的标准化和精确化程度，同时使工程造价控制在合理范围内。在预制装配式建筑中可以采用现浇的施工方式来处理开洞多、异形、降板等部位，并对当地构件加工生产及运输的能力进行充分考虑。值得注意的是，其所制作的预制构件务必保证其具有较强的耐久性和耐火性，在设计预制构件时注重提高产品的便利性、生产可行性和安全性，构件脱模及预埋吊点的数量要根据预制构件尺寸的大小进行适当的增减，严格遵守当地隔热保温的相关要求。在预制外墙板设计中，要使其满足空调和散热器的安装要求。在建筑结构中选择非承重墙的隔墙板最好秉持其自重轻、安装方便、隔音性好等原则，在不影响其使用功能发挥的基础上，提高非承重隔板与主体结构的安全性和可靠性。

对构造节点设计进行优化是预制装配式建筑结构设计的重中之重，在预制外墙板缺乏足够防水性的构造节点处，如门窗接缝、门窗洞口等等，务必要满足建筑的物理性能、耐久性、力学性能及装饰性。在构造节点设计优化过程中要充分考虑项目的实际情况及区域气候特征，按照防水节能的要求，在预制外墙板垂直缝设置过程中可以采用材料防水与构造防水相结合的方式，接缝宽度的设计应该充分考虑外界环境的影响，如热胀冷缩、风荷载、地震作用等等。

在整个建筑工程全寿命周期中，BIM技术是其核心管理技术，在虚拟三维空间中可以有效地避免信息孤岛的阶段性产生。BIM技术的最大优势就是可以有效地管理建筑项目全寿命周期的相关数据及增加专业协同设计，预制装配式建筑结构所需要的正是这种管理系统。预制装配式建筑全寿命周期的数据是BIM技术的核心所在，其可以有效管理包括单个设备、子装配体、对装配体在内的相关数据，同时提供方便数据导入的分析元件的接口，为后续建模计算提供便利条件
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构件所产生的物理信息和几何信息可以通过射频技术被精确地记录下来，由于装配式建筑的生产在工厂，但是其组装却是在项目地，这一过程势必会就会涉及到仓储、验收、安装、物流、生产等各个环节，且每个环节都要对构件身份进行识别，其目的就是尽可能的避免信息孤岛的阶段性产生，降低人工录入信息出现失误的频率，有利于及时更新BIM模型信息。此外，应用射频技术有利于物联网监控管理工程材料，为构件的动态运输提供便利的条件。