裝配式建筑與鋁模加現(xiàn)澆外墻建筑在設(shè)計中的應(yīng)用

吳秀嫻

一、各自的優(yōu)點

鋁合金模板屬于可再生資源，而采用全現(xiàn)澆混凝土外墻，實現(xiàn)一次澆筑，從而減少工序穿插，減少砌筑、抹灰、貼磚等濕作業(yè)，節(jié)約工期，提高施工效率。能有效避免建筑外墻開裂與滲漏，降低由于外墻滲漏而產(chǎn)生的維修成本。采用鋁模板建成的外墻，平整度高，可取消傳統(tǒng)的外墻抹灰工藝。樓地面平整度高，可直接鋪貼木地板或薄貼地磚，減免地面找平層?？刹捎媒Y(jié)構(gòu)混凝土自愈合防水方式，取消屋面、外墻面外加的防水層（需要與審圖機構(gòu)確認(rèn)）。

裝配式建筑具有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工信息化等特點，在設(shè)計、生產(chǎn)、施工、開發(fā)等方面形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。裝配式建筑在我國受到全國各地的政策及指導(dǎo)意見的支持，主要包括以下5個方面：

1.把裝配式建筑面積的比例標(biāo)明在土地出讓條件上。

2.外墻預(yù)制部分不計入建筑面積或給予容積率獎勵。

3.提前辦理《房地產(chǎn)預(yù)售許可證》。

4.多方面的政府補貼。

5.在辦理報建、審批、預(yù)售、驗收相關(guān)手續(xù)時開辟綠色通道。

二、成本分析

裝配式建筑與傳統(tǒng)工法相比，成本根據(jù)不同的預(yù)制率，增量基本為10～40%。其中很關(guān)鍵的是PC的成本。PC費用的組成大約為80%的構(gòu)件費和20%的安裝費?？刂瞥杀镜年P(guān)鍵點主要在構(gòu)件的模具費。在項目內(nèi)，如果不考慮施工的工期，重復(fù)樓棟越多，模具循環(huán)使用的次數(shù)越多，PC成本越低。若生產(chǎn)時間壓縮，就算一樣的構(gòu)件也增加模具的數(shù)量。因此越早確定構(gòu)件模具的設(shè)計及安排生產(chǎn)，就越節(jié)省造價。

鋁模加全現(xiàn)澆混凝土外墻的建筑成本，在我國南北方會有差異。南方地區(qū)，外墻兩側(cè)可全部免去抹灰和掛網(wǎng)，但由于鋼筋混凝土外墻節(jié)能性能比加氣混凝土砌塊要差，需要提高保溫材料的性能或者增厚保溫層，建筑成本單方造價比普通木模會節(jié)省。對于北方地區(qū)，由于需要進一步提高保溫層的性能，因此建筑成本與南方地區(qū)相比節(jié)省的較少一些。對于結(jié)構(gòu)成本來說，由于結(jié)構(gòu)剛度變大，導(dǎo)致造價增加，其中南方地區(qū)由于另外增加了基礎(chǔ)的造價，所以增加的更多。對于綜合成本來說，當(dāng)模板周轉(zhuǎn)次數(shù)＞60次時，鋁模加全現(xiàn)澆混凝土外墻工法由持平轉(zhuǎn)為降低。

三、設(shè)計原則

1.總平面設(shè)計要點

（1）建筑高度

高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層越多，標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，模具重復(fù)利用次數(shù)就越多。因此在結(jié)構(gòu)規(guī)范允許的高度范圍內(nèi)，建筑層數(shù)越多，無論是對裝配式建筑還是鋁模工法來說，優(yōu)勢均越明顯。

（2）單體種類

如項目100%單體采用裝配式建造，應(yīng)運用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計思路，少規(guī)格，多組合，戶型種類越少，理論單方成本越低。根據(jù)項目經(jīng)驗，10～15萬m2的裝配式項目，裝配式戶型宜≤3種。若項目僅部分單體需要采用裝配式建造，應(yīng)優(yōu)先選擇同一種戶型或同一種單元模塊。盡量選用層數(shù)較多的戶型，且選取平面規(guī)整，體形系數(shù)小的戶型。對于鋁模工法來說也是單體種類越少越好。

（3）開發(fā)時序

由于裝配式建筑樓棟增加了構(gòu)件深化設(shè)計周期和構(gòu)件生產(chǎn)加工周期，因此需要為實施裝配式的樓棟預(yù)留充足的前置工作時間。若項目僅需要部分單體采用裝配式建造，實施樓棟不宜設(shè)置在示范區(qū)或首開區(qū)。對于鋁模工法來說，同樣存在生產(chǎn)模具的時間，不過相對于裝配式建筑來講，生產(chǎn)周期相對較短。

（4）構(gòu)件運輸、堆場、塔吊

裝配式建筑的構(gòu)件運輸車輛一般較長，可達12m，轉(zhuǎn)彎半徑≥16m；構(gòu)件車輛滿荷載約30～40kN/m2。因此在規(guī)劃設(shè)計時，需考慮構(gòu)件運輸車的長度及荷載要求，合理設(shè)計構(gòu)件運輸路線及轉(zhuǎn)彎半徑，堆場及運輸路徑盡量避開地下室范圍，運輸路線應(yīng)與消防車道重合。如無法避開地下室，應(yīng)對路線范圍內(nèi)的地下室頂板進行結(jié)構(gòu)加強，或臨時加固至構(gòu)件吊裝結(jié)束。塔吊布置是裝配式項目的一個既特殊又關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在方案階段就需要考慮塔吊布置的經(jīng)濟性?？梢砸?0m為半徑，布置塔吊的位置及構(gòu)件堆場及施工道路的位置。

總的來說，總圖貨值的重復(fù)量越大，越有利于節(jié)省模具，對兩種工法都越有利。對于裝配式建筑來說，由于存在大型構(gòu)件運輸及吊裝的問題，則更需提前在總圖設(shè)計階段考慮。

2.單體設(shè)計要點

平面設(shè)計宜整體方正，避免凹凸。對于裝配式建筑而言，由于戶型平面過多的凹凸，會形成長短不一的剪力墻及轉(zhuǎn)角，而轉(zhuǎn)角部位往往需要現(xiàn)澆，降低構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)場安裝的效率。宜采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，可通過統(tǒng)一臥室、廚衛(wèi)開間尺寸、門窗洞口尺寸及對核心筒、陽臺進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計等來實現(xiàn)。取消主次臥室間的梁，樓板加厚，適合疊合樓板應(yīng)用，也滿足空間靈活性。方正的平面設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，同樣適合鋁模工法。

3.細(xì)部設(shè)計要點

（1）裝配式建筑

平面單個構(gòu)件（凸窗、陽臺、預(yù)制墻板等）尺度、重量不宜過大。工地常用塔吊吊重約5t，若單個構(gòu)件＞5t，可能會增加塔吊租賃費用和吊裝難度。若單個構(gòu)件長度＞6m，生產(chǎn)、運輸、吊裝難度會增大，同時很難保證運輸安全。預(yù)制的轉(zhuǎn)角凸窗設(shè)計生產(chǎn)復(fù)雜、容易損壞，且轉(zhuǎn)角部位連接薄弱，運輸、安裝時需加固，增加加固成本。另外預(yù)制轉(zhuǎn)角凸窗吊裝時重心難以把握，吊裝難度大。

（2）鋁模加全現(xiàn)澆混凝土外墻

有些凸窗由于立面造型的原因在上下飄板之間砌墻，如使用全現(xiàn)澆混凝土，鋁模板在混凝土澆筑后沒法拆除。建議此處不砌墻，或不改為混凝土墻。為了簡化鋁模施工，短小的墻垛應(yīng)改為混凝土。對于＜600mm的墻垛、＜300mm的門垛、距結(jié)構(gòu)梁底高差＜180mm的門窗過梁，盡量與主體結(jié)構(gòu)一起整體澆筑。內(nèi)外墻不抹灰時，為確保外墻門窗的防水，結(jié)構(gòu)洞口四周應(yīng)預(yù)留企口。在陽臺、外窗的檐口均需要設(shè)置滴水線，一次澆筑成型。

4.立面設(shè)計要點

（1）裝配式建筑

由于立面線條多會增加模具成本，且構(gòu)件脫模比較困難。立面設(shè)計應(yīng)盡量簡潔，盡量避免弧形陽臺造型，立面標(biāo)準(zhǔn)段盡量不變化。高層住宅首層、頂層等非標(biāo)準(zhǔn)段復(fù)制率低，宜現(xiàn)澆?，F(xiàn)澆部分可結(jié)合立面風(fēng)格做造型變化。如果立面的線條寬度＜100mm、深度＞50mm，預(yù)制構(gòu)件拆模及運輸?shù)倪^程中容易破壞。相比陽臺上的線條，在墻體上設(shè)計線條生產(chǎn)難度更大，若一定要設(shè)計墻體線條，可采用二次外貼的做法，但容易脫落。相比之下，凹線條基本不需增加模具量，可根據(jù)立面造型要求使用。底層的線條應(yīng)盡量避免與預(yù)制樓層過多相交，必要的相交可考慮采用GRC或其他輕質(zhì)裝飾材料替代。預(yù)制墻板與現(xiàn)澆墻體直接交接時，完成面可達到無縫效果。當(dāng)預(yù)制墻板間交接時無設(shè)現(xiàn)澆帶，一般會出現(xiàn)外露的縫。立面方案需結(jié)合預(yù)制構(gòu)件縫隙考慮，讓拼接縫成為立面的元素，縫寬一般為20mm。

關(guān)于外墻裝飾材料，如果采用面磚、石材等，應(yīng)在工廠中與預(yù)制外墻一體化生產(chǎn)，此時應(yīng)有精細(xì)化的排磚圖，并與層高協(xié)調(diào)。出于成本及質(zhì)量效果考慮，宜優(yōu)先采用涂料外墻。

（2）鋁模加混凝土外墻

相對裝配式建筑來說，要求簡單一點。同樣要求立面宜簡潔，盡可能簡化及減少外墻裝飾線條，如有線條建議尺寸＞150mm，適應(yīng)模板要求，拆模時亦不宜損壞。建筑層高盡可能≤3.8m，否則鋁模的支撐比較麻煩。當(dāng)外墻面層為涂料時可免抹灰，從而減少成本。但對于外墻面層為外墻磚的南方項目，因混凝土墻體比較光滑，不宜直接貼磚，施工單位需要增加相應(yīng)措施以滿足貼外墻磚的安全要求，比如增加水化拉毛工序。

四、結(jié)語

綜上所述，前期策劃很重要，需在項目及設(shè)計的開始即制定建造方式，并且在全設(shè)計周期中作全方位的考慮。不應(yīng)為預(yù)制而預(yù)制，為鋁模而鋁模。一個合格的設(shè)計師應(yīng)對全設(shè)計乃至項目的周期有系統(tǒng)性的認(rèn)識，才能保證設(shè)計符合現(xiàn)代新型建造方式的需求。