關(guān)于裝配式建筑設(shè)計(jì)的思考

劉 洪 澤

(上海眾鑫建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200083)

隨著國(guó)家《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》的出臺(tái)，建筑行業(yè)迎來(lái)“裝配式建筑”時(shí)代，引起建造方式的重大變革，同時(shí)涉及設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、安裝、監(jiān)管、驗(yàn)收和運(yùn)行維護(hù)等建筑全生命周期的各項(xiàng)活動(dòng)，作為裝配式建筑核心的設(shè)計(jì)人員往往被流程、管理、成本、技術(shù)、施工等一系列的問(wèn)題所困擾，尤其是建筑師面對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目需要注意哪些問(wèn)題，裝配式建筑設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)區(qū)別在哪里，裝配式建筑設(shè)計(jì)的流程與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)有哪些不同，結(jié)合本人主持的幾個(gè)上海裝配式建筑項(xiàng)目，力圖回答上述問(wèn)題并對(duì)實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題給出建議，共同推進(jìn)裝配式建筑行業(yè)的健康快速發(fā)展。

1 預(yù)制裝配式建筑相關(guān)政策、法規(guī)、規(guī)范及現(xiàn)狀

建筑師必須對(duì)相關(guān)的政策、法規(guī)及規(guī)范充分學(xué)習(xí)了解，如預(yù)制率和裝配率的計(jì)算規(guī)定等，還需要了解各地發(fā)布的應(yīng)用預(yù)制裝配式建筑的獎(jiǎng)勵(lì)政策，為業(yè)主創(chuàng)造最大效益。如上海規(guī)定裝配式建筑外墻采用預(yù)制夾心保溫墻體的，其預(yù)制夾心保溫墻體面積可不計(jì)入容積率，但其建筑面積不應(yīng)超過(guò)總建筑面積的3%；7層及7層以下完成主體結(jié)構(gòu)封頂，8層及8層以上完成主體結(jié)構(gòu)的一半且不少于7層可預(yù)售；符合裝配整體式建筑示范的項(xiàng)目，補(bǔ)貼100元/m2，最高1 000萬(wàn)元。目前國(guó)家層面的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 51129—2017裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),JGJ 1—2014裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,裝配式建筑系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)施指南(裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑)等。國(guó)標(biāo)圖集例有15G365—1預(yù)制混凝土剪力墻外墻板,15J939—1裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)示例(剪力墻結(jié)構(gòu))等。目前預(yù)制裝配式建筑的現(xiàn)狀是構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化不足，部分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜且部分設(shè)計(jì)人員對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)不足，相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不足。如何提升構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化是設(shè)計(jì)的核心，各系統(tǒng)的集成與專業(yè)化分工越來(lái)越細(xì)之間矛盾的解決也是重中之重，同時(shí)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平也有待提高。

2 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)原則

裝配式混凝土建筑的平面設(shè)計(jì)在滿足平面功能的基礎(chǔ)上需考慮裝配式建筑建造的相關(guān)要求，同時(shí)需符合建筑模數(shù)，遵循“少規(guī)格、多組合”的設(shè)計(jì)原則，建筑平面應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、定型化設(shè)計(jì)，建立標(biāo)準(zhǔn)化部件模塊、功能模塊與空間模塊，實(shí)現(xiàn)模塊多組合應(yīng)用，提高基本模塊、構(gòu)件和部品重復(fù)使用率，有利提升建筑品質(zhì)、提高建造效率及控制建設(shè)成本，并滿足制作及運(yùn)輸能力、交通法規(guī)和施工設(shè)備的要求。預(yù)制構(gòu)件在單體建筑中重復(fù)使用量最多的三個(gè)構(gòu)件的總個(gè)數(shù)占同類構(gòu)件總個(gè)數(shù)的比例均不低于50%。平面設(shè)計(jì)建議采用大開(kāi)間形式、平面布局靈活分隔，平面的凸凹變化不要過(guò)大。

外立面設(shè)計(jì)應(yīng)以簡(jiǎn)潔為原則，不宜有過(guò)多的外裝飾構(gòu)件及線腳。同時(shí)在簡(jiǎn)潔中追求完善，在統(tǒng)一中創(chuàng)造多樣的美學(xué)要求，打造個(gè)性化高品質(zhì)的建筑作品。外圍護(hù)構(gòu)件飾面可采用藝術(shù)造型面彩色混凝土、清水混凝土、露骨料混凝土、圖案混凝土，也可采用涂料、面磚、石材等不同飾面材料展現(xiàn)不同肌理與色彩變化，體現(xiàn)裝配式建筑的立面特征，外飾面宜采用一次反打成型工藝。

門窗采用標(biāo)準(zhǔn)化部件，門窗框宜采用預(yù)裝法。預(yù)制外墻板的接縫設(shè)計(jì)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)、熱工、防水、防火及建筑裝飾等要求，預(yù)制外墻板需考慮防雷接地并應(yīng)預(yù)埋好有效接地導(dǎo)體，確保防雷效果。要預(yù)先確定預(yù)埋窗及扶手欄桿的相關(guān)資料。應(yīng)協(xié)調(diào)業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、制備各方之間的關(guān)系，并應(yīng)加強(qiáng)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、裝修等各專業(yè)之間的配合，土建及內(nèi)裝需一體化設(shè)計(jì)。預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)制作、產(chǎn)品保護(hù)、存放、運(yùn)輸及施工提出明確的技術(shù)要求。

3 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)流程

在方案初始階段建筑師就應(yīng)該從預(yù)制裝配式的角度出發(fā)，進(jìn)行建筑方案及立面設(shè)計(jì)，并會(huì)同各方商討建筑方案，提出預(yù)制構(gòu)件設(shè)置部位及多套預(yù)制裝配率組合方案并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，而不能簡(jiǎn)單理解為裝配式建筑是結(jié)構(gòu)專業(yè)的事情，和建筑專業(yè)關(guān)系不大，由結(jié)構(gòu)專業(yè)在后期進(jìn)行拆分即可。建議預(yù)制裝配方面的專業(yè)技術(shù)人員及早介入，共同把方案朝著適合裝配式建筑的角度去發(fā)展。對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置也需要前置介入并通過(guò)計(jì)算確定剪力墻及結(jié)構(gòu)梁柱的布置。在初步設(shè)計(jì)階段要完善預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)，包括預(yù)制裝配式平面分布、立面分布、墻身剖面、節(jié)點(diǎn)大樣、工程量初步統(tǒng)計(jì)清單等并確定裝配結(jié)構(gòu)體系。施工圖設(shè)計(jì)階段要與其他各專業(yè)同步提出預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)送審圖紙，設(shè)計(jì)深度需滿足審圖要求。深化設(shè)計(jì)階段配合項(xiàng)目施工進(jìn)度提出預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)深化圖，包括所有預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)信息、加工金屬件信息、結(jié)構(gòu)連接方式、施工安裝信息、預(yù)制構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算書、工程量詳細(xì)統(tǒng)計(jì)等。

4 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

一般采用預(yù)制構(gòu)件的部位有內(nèi)外墻板、凸窗、空調(diào)板、陽(yáng)臺(tái)板、樓梯、梁柱及樓板等。由于裝配式建筑存在大量的拼接縫，僅采用傳統(tǒng)建筑的防水方案是不恰當(dāng)?shù)?，只有采用疏堵相結(jié)合的辦法才是裝配式建筑最佳的防水措施，也是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。建筑立面橫向裝飾線條盡量不跨層間，且考慮非預(yù)制裝配式構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，對(duì)于窗間墻有奇偶層變化時(shí)，線條造型宜凹不宜凸。

預(yù)制裝配式外墻板間的豎向縫(跨間劃分)和水平縫(層高劃分)，縫寬為20 mm，預(yù)制外墻板上下面需設(shè)高低縫反坎構(gòu)造形成構(gòu)造防水，縫內(nèi)填PE棒或橡膠條，再打不小于10 mm厚度的耐候膠，同時(shí)在豎向縫每隔2層～3層設(shè)置排水管將進(jìn)入縫內(nèi)的水排出。預(yù)制裝配式外觀面可采用反打面磚或石材技術(shù)，預(yù)制裝配式外觀面即為完成面，無(wú)需傳統(tǒng)二次抹灰等后處理工序?？紤]面磚模數(shù)及預(yù)制裝配式板縫等因素對(duì)層高、窗洞、立面分縫的影響，設(shè)計(jì)需畫出面磚排版圖。為保持預(yù)制裝配式窗洞尺寸與現(xiàn)澆窗洞尺寸統(tǒng)一，需考慮現(xiàn)澆窗洞尺寸適當(dāng)放大，一般為每邊加寬50 mm。凸窗為圍護(hù)構(gòu)件，不作為結(jié)構(gòu)受力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮凸窗自重，凸窗外凸尺寸一般為600 mm,轉(zhuǎn)角凸窗必須加設(shè)150 mm～200 mm預(yù)制裝配式墻垛，使得預(yù)制裝配式凸窗成為一個(gè)整體，錨固到外墻或結(jié)構(gòu)梁板上。上海地區(qū)一般采用預(yù)埋鋁合金材質(zhì)窗框，建筑窗洞邊與結(jié)構(gòu)邊緣需預(yù)留100 mm～150 mm預(yù)制裝配式墻垛。預(yù)制空調(diào)板的地漏設(shè)在板中心，排水坡通過(guò)預(yù)制實(shí)現(xiàn)。陽(yáng)臺(tái)進(jìn)深1 500 mm以下時(shí)，建議陽(yáng)臺(tái)為結(jié)構(gòu)挑板形式，盡量不采用梁板式，陽(yáng)臺(tái)外圍翻坎上預(yù)留盲孔安裝欄桿。預(yù)制梯段板上端采用鉸支方式，建議取消平臺(tái)梯段梁，使平臺(tái)梯段整體預(yù)制，雖增加板厚但大幅提高工效。一般預(yù)制裝配式樓梯踏步面無(wú)需另做飾面層。平臺(tái)處如為現(xiàn)澆，需考慮粉刷厚度。雙跑樓梯盡可能調(diào)整為同方向，減少模具套數(shù)，降低模具成本。樓梯間預(yù)制裝配式外墻劃分盡量與同層預(yù)制裝配式外墻一致。預(yù)制柱、梁對(duì)接時(shí)，預(yù)制梁邊緣距預(yù)制柱邊緣考慮鋼筋布置需滿足50 mm距離要求，不同方向的梁與柱交接時(shí)，兩個(gè)方向梁的高差宜為100 mm。樓板多為60 mm預(yù)制板加80 mm現(xiàn)澆板組成疊合樓板，對(duì)于管線集中區(qū)域現(xiàn)澆部分需加厚。對(duì)于底部現(xiàn)澆預(yù)制的轉(zhuǎn)換層樓面外圈需現(xiàn)澆牛腿，用于擱置預(yù)制裝配式外墻板，外挑尺寸取預(yù)制裝配式板面平齊。

5 預(yù)制裝配式建筑工程需業(yè)主配合事項(xiàng)

方案設(shè)計(jì)階段：確定預(yù)制裝配的樓棟、預(yù)制裝配的范圍、預(yù)制裝配率、預(yù)制裝配的布置方案，確定外立面飾面材料：涂料、面磚、石材，確定墻面保溫形式：外保溫、內(nèi)保溫、夾心保溫，確定外墻其他裝飾物的線腳造型及材料工藝，確定外墻鋁合金門窗的型材樣式及預(yù)埋形式，確定外墻百頁(yè)的樣式及預(yù)埋形式，確定陽(yáng)臺(tái)欄桿樣式及預(yù)埋形式等。

施工圖設(shè)計(jì)階段：確定窗周圍窗套、窗臺(tái)、窗簾內(nèi)裝修做法，確定關(guān)聯(lián)預(yù)埋設(shè)備專業(yè)點(diǎn)位，確定陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)機(jī)位預(yù)埋地漏與排水管位置、大小，確定避雷形式，確定灌漿套筒與灌漿料：檢驗(yàn)報(bào)告、合格證書、供貨周期，確定施工塔吊布置方案、施工腳手架布置方案、施工模板支撐布置方案、施工人貨梯布置方案，確定預(yù)制裝配式施工輔助材料：PE條、橡膠條、密封膠、自粘性膠皮、D型擋板等。

6 裝配式建筑實(shí)施中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策、建議

在方案階段需預(yù)制裝配式深化設(shè)計(jì)單位與土建設(shè)計(jì)單位密切配合，確定預(yù)制裝配式的實(shí)施位置及具體構(gòu)件，避免后期調(diào)整，特別是外裝修為干掛石材的部位建議采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配式樓梯防滑條與現(xiàn)澆樓梯防滑條需一致，預(yù)制裝配式樓梯需明確不需要再做面層。對(duì)于立面線腳與非保溫預(yù)制裝配式外墻交界處的縫隙需處理?，F(xiàn)澆轉(zhuǎn)預(yù)制樓層標(biāo)高處豎向預(yù)制裝配式陽(yáng)臺(tái)板厚度與現(xiàn)澆陽(yáng)臺(tái)翻坎需統(tǒng)一。預(yù)制裝配式構(gòu)件預(yù)埋的止水節(jié)位置大小需考慮外墻抹灰及保溫材料的厚度。樓梯間處的預(yù)制裝配式外墻窗需靠洞口外側(cè)安裝，保證樓梯休息平臺(tái)處欄桿翻坎施工。預(yù)制裝配式建筑頂層屋面板標(biāo)高較常規(guī)建筑的低，女兒墻及出屋面門的門檻均需考慮該因素適當(dāng)加高。由于裝配式建筑的不可逆性，且其具有集成及一體化的特性，同時(shí)參與單位及涉及專業(yè)眾多，各單位及各專業(yè)交界面也多，提出如下改進(jìn)措施：根據(jù)裝配式建筑的特點(diǎn)進(jìn)行建筑方案的策劃、設(shè)計(jì)、選擇、論證、確定，建議房型標(biāo)準(zhǔn)化、體系化、模塊化。方案設(shè)計(jì)時(shí)立面線條需簡(jiǎn)潔規(guī)律，避免跨層變化，盡量少做線腳。明確參與各方的職責(zé)及任務(wù)界面，組織參與各方進(jìn)行技術(shù)交底及圖紙會(huì)審，特別是預(yù)留預(yù)埋管線、各單位交界面或交叉部位需重點(diǎn)關(guān)注。土建設(shè)計(jì)單位給排水及電氣專業(yè)應(yīng)指導(dǎo)預(yù)制裝配式施工圖中管線的預(yù)留或預(yù)埋的設(shè)計(jì)并對(duì)完成的預(yù)制裝配式施工圖進(jìn)行審核并會(huì)簽。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按國(guó)家保溫有關(guān)圖集中關(guān)于陰陽(yáng)角的做法實(shí)施。從項(xiàng)目技術(shù)策劃階段開(kāi)始，運(yùn)用BIM技術(shù)貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)，保證建筑全部的信息在全過(guò)程的有效銜接，避免出現(xiàn)死角。

裝配式建筑設(shè)計(jì)建議：應(yīng)加大對(duì)標(biāo)準(zhǔn)戶型的研發(fā)，推行裝配式建筑一體化設(shè)計(jì)，積極應(yīng)用BIM技術(shù)，提高各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)能力，提高標(biāo)準(zhǔn)化部品部件的應(yīng)用。特別應(yīng)推廣應(yīng)用整體廚衛(wèi)，徹底解決廚衛(wèi)滲漏及管線預(yù)埋問(wèn)題，采用架空地板解決土建與設(shè)備管線分離問(wèn)題。同時(shí)設(shè)計(jì)人員也需加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高對(duì)建筑工業(yè)化全產(chǎn)業(yè)鏈的掌握能力，更好的為業(yè)主服務(wù)，為國(guó)家的建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。