外墙体系的装配式建筑设计研究

外墙体系的装配式建筑设计研究

姜姣

中国轻工业长沙工程有限公司

摘要：作为一种新型的建筑模式，装配式建筑具有施工速度较快、施工效率相对较高、工程造价比较低的特点，在国内外得到了广泛的应用和推广，而外墙体系的装配式建筑是其中的一种常见类型，整体设计难点相对较多。本文首先以装配式建筑为出发点，然后结合外墙体系展开具体设计要点来分析，希望能够在一定程度上推动我国装配式建筑设计质量和效果得到提升。

关键字：外墙体系；装配式建筑；建筑设计

引言

建筑行业是当前国家经济社会发展的主要支柱型产业，近几年来，随着科技手段的逐渐丰富和提高，一定程度上促使建筑科技得到了持续性的发展，越来越多的全新建筑模式开始展现在人们的视野当中。其中，装配式建筑的产生在为人们的生活提供了更加丰富选择的同时，还有效地提高了人们的生活水平和质量。装配式建筑的出现不仅最大程度简化了传统建筑模式在建设期间的主要施工工序。同时还起到了保障建筑整体建设质量的有效作用，在实际生活当中，装配式建筑基于外墙体系的建筑模式相对较常见，在展开外墙体系设计的环节一定要把握好整体设计环节的各项要点，对设计期间各个环节进行全面、系统的考虑，以求得在最大程度上保证整个外墙体系装配式建筑设计工作的科学性、合理性。

1装配式建筑的概述

借由预制构件在施工现场的装配，形成的一种建筑体系是装配式建筑的最大表现形式，装配式建筑区别于传统的建筑模式，将很大一部分需要现场施工的作业转移到了室内工厂中，利用工厂率先进行各类预制构件的制作和加工，再借由运输工具，将预制构件实际运送到施工现场并进行现场拼装成建筑的一种模式。其中，装配式建筑的生产主要具有以下几方面特点：

1.1标准化设计

想要保证预制构件整体的标准化特点，需要通过建立构件库进行预制构件的统一设计，在最大程度保证预制构件建筑设计环节的质量，同时有效地减少了劳动力的重复，并提高预制构件设计环节的速度，在一定程度上起到了节约建筑材料的作用，并从根本上减少了建筑成本的增加，有效推动新技术的普及和应用，为装配式建筑的发展提供了良好的基础保障工作。

1.2工厂化生产

由于绝大多数建筑构件都是在工厂中提前加工并制作完成的，所以工厂可以有效地实现对构件的批量化生产，为此，在建筑期间需要预制构件做到的防火、保温、防潮、隔音等具体生产要求，也应该尽全力在工厂生产准备阶段保证预制构件的质量和效果。

1.3装配化施工

与传统建筑之间存在较大差异，主要是因为传统教主采取现浇施工模式，整个流程相对简单，而装配式建筑则要求在装配施工环节保证自身的精细性和严谨性，避免造成严重的施工浪费现象，也要保证整体施工环节过程中产生较小的污染，有利于实现当前我国整体环保节能的社会要求。同时，对于参与建筑的劳动力数量所需较少，但是对于预制构件的建筑质量要求较高。

1.4一体化装修

在建筑建造期间可以选择与装修装饰工程进行结合建设，使得建筑与装修可以实现一次到位的建筑目的。其中，要对于全部功能建设空间进行铺装与粉刷，保证整体建设工作的完整性，同时也要对厨卫等基本设施展开安装，保证建筑与装修工作能够同期完成。

1.5信息化管理

在进行整体建筑设计与施工期间，应该结合采用BIM等先进的现代化信息技术，保证整个建筑流程可以实现信息化管理状态，对于装配式建筑可能在建筑期间存在的部分信息共享问题进行有效攻克，最大程度保证整个建筑信息传递的效率最大化和精度最大化。

2外墙体系的装配式建筑设计要点

我国传统建筑模式正面临着社会发展和进步所带来的更新和挑战，装配式建筑的发展速度已经赶超传统建筑。建筑的产业化主要可以从两方面理解：其一，是建筑。主要是通过采用装配原理进行设计和建造的建筑整体；其二，是建造。当前正处在我国提倡前种形式的装配式建筑阶段，主要是由于其具有设计标准化、生产工厂化、装配式施工、管理信息化以及综合装饰等特征，能够结合整个建筑生命周期开展具体的设计与施工工作，并积极采用BIM技术提高了整体产业链条的协调性。

2.1项目概况

    长沙市某区租赁住房建设项目（某小区）共包含11栋住宅、一栋幼儿园、一栋综合楼。根据长沙市政府相关要求，单体建筑预制装配率不低于50%。该项目在主体结构、外围护墙及内隔墙、装修和设备管线等方面都采用装配式设计和施工的方法。

该项目建筑类型较多，住宅和综合楼的立面形式相差较大，设计时在差异中寻求统一，根据不同的外墙类型，利用模块化的设计方式共同组成了建筑的外墙系统。

2.2三种外立模块

模块化设计主要是指以更小的功能单元细分建筑项目，并以相对独立的方式展开设计，然后按照预制构件的组合形式将单个的单元拼接成完整的功能单元，此种设计方式有利于在模数匹配的条件下实现多元化的组合形式。本项目的外立面主要是利用既定模数规格设计出三种模块形式，包括有：预制PC板、穿孔铝板以及玻璃幕墙。其中住宅外墙主要为预制PC板，综合楼外墙类型较多，包含以上三种形式。

2.2.1基本排布

在进行综合楼的立面排布期间，预制PC板与玻璃幕墙的相间组合需要放置在左右两边相对较大的办公环境空间，利用螺栓将二者衔接处进行再次固定操作，利用三段式的形式将单元幕墙进行模块化处理，其中上下两段占比较短，中间分段相对较长，为了最大程度地保持里面整体的干净简洁，需要对内开拉窗以及上部隐窗进行相应的处理，最大程度满足排烟与通风的设计要求。

2.2.2工艺打磨

针对预制PC板凸面则结合利用曲面设计，通过使用相应的打磨工艺手段，将PC外表面进行光滑处理，而与之匹配的内部凹面则做磨砂处理，通过一系列的操作，有助于将原本厚重的混凝土结构变得更加柔软。在此流程的基础上，在PC中间放置保温板构建夹心式设计方式的外墙板，从根本上满足建筑的保温的要求，再装配拼接预制PEC梁；针对穿孔铝板模块，则以竹子作为参考依据，把单元铝板设计成与竹子样式类似的节状，最后利用参数化的建模模式，有效地进行铝板孔洞穿孔率的调整，有助于自然管得以最大化地进行射入。需要注意的是，在进行组合多面单元铝板过程中，可以构建出群竹的生长和发展态势，当自然光射入时能够展现出大自然的美丽风光，形成装配式建筑外立模块最高效的建筑设计工艺。

2.3构架的形式统一

在进行装配式建筑的整体设计环节，需要严格的考虑到节约成本的现实问题。在工厂制作期间，由于工程模具更换的成本相对较大。在进行预制构件建设期间，可以利用统一的模具进行建设，则可以有效节约成本。本综合楼主要是由三个方盒子共同叠加构建而成的主体空间，为了最大程度保证立面的整体完整性，需要结合采用统一的开间进行方盒子的设置。基于此，构件的制作必须保证广义化，并且结合改变构件尺寸、连接节点的数量、配筋形式开孔数量获得相同形式的构件系列。在设计环节，整体外立面需要采用相同立体空间的几何形式。

2.3.1平移分布

在进行传统项目设计环节，最常见的建筑就是相互镜像表现形式的建筑，但是在实际进行项目装配期间最常见的就是转换关系。建筑项目通过利用复制、镜像的方式，在外墙体系内部安置三种单元构件。首先，间接排布玻璃幕墙与预制PC版，同时，以此为基础将预制PC版进行镜像处理，形成凹凸有序地排布。这样的平移分布方式，可以呈现出相对整齐的立面结构，并且构建出多维度的变化处理。当将正反预制PC版进行边角对齐操作后，可以在立面衔接处形成高度连续的曲线衔接，使得整体线条更加柔美。在坚硬的混凝土结构中呈现柔美之感，增加了装配项目的韵律之美，也是进行通化设计所表现出的具体优势之一。

2.3.2可复制性

在进行传统立面的设置环节，使得整体呈现的最终结果高度一致，由于传统的搭建方式缺乏可靠的可复制性，通用化的设计形式只是进行基础模块的设计，而多重的拼接方式使得传统立面在建造的便捷性也要高于传统脚手架效率，在整体表现上更加增添了建筑的整体韵律之美，通过排布间距不同的相同形状，使得模块单元之间排布间距相同、其他表现形式重复。所以，项目的核心主要是通过满足通用化的单元形式或者规律性地进行间距布置，并满足审美节奏的逻辑性，在通用化的设置装配式结构才能最大程度保证人们对于建筑韵律美的客观需求。

2.4美之传承

为了保证建筑的可持续发展状态，应该最大程度将建筑价值进行传承和弘扬。在进行装配式建筑设计环节中，系列化是一种先进的思维方式。对于同类型的建筑，其主要构件参数需要展开进一步的设计，并结合技术经济前提基础进行比较，在保留主要参数的基础上构建组合系列的构建布置，使得构配件在具有较少品种和规格的前提下，能够适应个性化的市场需求。

比如：以办公功能为主的建筑群体在建设完成后会成为工业化的示范项目，对于新型建筑工业化发展领域其建筑立面设计具有一定的参考价值，通过韵律表达对于建筑立面整体的一种平衡的追求形式，并且在绿色建筑理念以及可持续发展的理念影响下，建筑文化与建筑美学应该最大程度地结合在一起，并在混凝土预制期间融入颜色工艺，打破传统混凝土所展现出的粗糙、狂野的厚重感，进一步增加立体表面的细腻性和亲近性。在建筑设计环节，融入建筑设计师的情感也在一定程度上体现了对本土文化的继承和发扬。

总体而言，在进行装配式建筑设计期间，通过标准化设计展现了装配式设计理念，对整体设计环节具有积极的影响效果，结合考虑模块化、系列化以及通用化的特点要求，对于建筑后期施工和运营环节，要进一步打下坚实的基础并利用细节深化处理，形成全专业的协同设计效果。

3协同设计

本项目在进行外墙体系设计环节，由于整体建造方式区别于以往传统的建造形式，使得各专业之间交流更为密切。为了提高项目施工期间的精准装配，各专业之间需要更早的融入设计环节，并通过反复沟通及时地发现设计上的弊端。

3.1各专业配合

结合功能需求进行具体设计，需要针对此项目的实际情况来进行探究。比如：为了保证室内整体通风的流畅、排风扇与玻璃幕墙进行有效结合、建筑与设备之间协同性增强，考虑在进行外立面建设期间进行排风位置的选择，并统一排风机大小与外墙单元模块模数，为后续施工操作做好基础保障工作。同时，为了保证建筑与结构之间的协同效果，需要利用PEC梁架，在满足支撑结构的同时，给予外墙体系安装的着力点。另外，在进行设计期间，也要对材料与样式进行全面考虑，与预制构件厂之间进行有效协调，保证技术与建筑所要表达的效果，具有高度统一性。

3.2协同工具

BIM技术对于推动个专业之间默契配合具有积极的影响作用。首先，在设计环节，为了有效进行设计基础的深化，需要结合REVIT软件展开建模提资；其次，在加工环节，通过对图纸构件尺寸进行严格要求，结合详尽的材料数据，最大程度满足工厂构件的加工要求；再次，在装配环节，则利用BIM装配演示、碰撞检查等具体形式，对于项目问题进行及时发现、及时处理，减少施工期间的安全隐患问题；最后，步入项目运营维护环节，需要将BIM模型数据与运营维护的整个管理系统进行连接，进而有效控制建筑的生命周期，同时对于用户需求进行针对性了解，提高整个项目管理过程中的信息化水平，最大程度提高项目的用户满意度。

装配式建筑应用在建筑行业的转型升级期间有助于解决传统建筑形式所带来的问题，提高主体建筑的品质，并延长建筑使用年限，利用标准化设计、多种专业协同的设计方式，推动建筑工业的发展和进步。

结语

综上所述，作为代表现代工业化生产模式的主体之一，装配式建筑的出现极大地促进了我国现代工业化的发展，而在外墙体系装配式建筑的设计环节中，预制构架的设计是整个设计环节中的重点，在具体实践操作期间，需要不断加强设计的标准化、有效掌控三种外立面模块、保障构架之间的形式统一与美的传承等具体要点，积极结合先进的BIM技术展开对设计的探讨与讨论，提高整体的设计质量。

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