淺析預制裝配式建筑設計特征流程及要點

趙曉旭

(北京中環(huán)世紀工程設計有限責任公司 北京 100089)

預制裝配式建筑，相較于傳統(tǒng)的建筑形式，在施工過程和實際使用上均具有較明顯的優(yōu)勢。在施工過程中受環(huán)境氣候影響較小、施工效率高、所需勞動力少；在實際使用上空間的劃分靈活多變、空間利用率高。雖然預制裝配式建筑具有諸多優(yōu)點，但是由于預制裝配式建筑需要先行生產(chǎn)預制構件，然后將預制構件運至施工現(xiàn)場，再經(jīng)過機械設備組裝而成。因而，在建筑設計中掌握預制裝配式建筑流程及要點具有重要的現(xiàn)實意義。

一、預制裝配式建筑設計特征

隨著預制裝配式建筑興起及發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的建筑模式逐漸被改變和取代。由于預制裝配式建筑在實際施工中更易受到施工的管理水平和技術水平、生產(chǎn)工藝、建設周期及施工運輸?shù)葪l件的影響。因此需要建設單位、設計單位、施工單位、生產(chǎn)廠家等相關單位密切協(xié)作配合。所以，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結構建筑的設計工作相比，預制裝配式建筑的設計工作的特征主要表現(xiàn)為以下五個方面：

(一)精確化的成本。預制裝配式建筑構配件的生產(chǎn)加工以設計成果為依據(jù)，同樣的裝配率條件下，對于不同預制構件拆分方案的投入成本也存在明顯的差異。所以預制裝配式建筑設計方案越合理，成本控制就會越精確。

(二)一體化的配合。為實現(xiàn)施工組織與主體構件、預制構件、裝修部品及設備管線一體化的目標，預制裝配式建筑設計需密切配合相關專業(yè)和構配件廠家。

(三)模數(shù)化的設計。通過建筑模數(shù)的控制方式，實現(xiàn)建筑、構件及部品之間的統(tǒng)一，使模數(shù)化控制進一步發(fā)展為模塊化組合，從而實現(xiàn)標準化。

(四)精細化的流程。相較于傳統(tǒng)建筑設計流程，預制裝配式建筑設計增加了前期技術策劃與預制構件加工圖兩項設計工作。所以，施工流程更加全面化，設計流程更加精細化。

(五)信息化的技術。BIM(建筑信息模型)技術是將功能信息、物理信息以及幾何信息通過數(shù)字信息技術呈現(xiàn)，用以支持建筑工程全生命周期內(nèi)的決策、建設、管理和運營。在預制裝配式建筑設計中運用BIM技術實現(xiàn)預制構件設計精確度的提升。

二、預制裝配式建筑設計流程

(一)技術策劃階段。為保證預制構件標準化程度及技術路線合理性，技術策劃階段，設計單位應對建設項目的定位、規(guī)模、生產(chǎn)目標、成本投入及外部施工環(huán)境進行全面考察，并與建設單位共同討論決定技術實施的具體方案，后續(xù)開展設計工作需以此技術方案作為依據(jù)。

(二)方案設計階段。以前期的技術策劃為依據(jù)開展平立剖面及造型設計方案。造型形式應結合裝配式建造方式的特點并考慮構件生產(chǎn)加工的經(jīng)濟性。平面設計方案應密切結合建筑使用功能，并依據(jù)預制構件設計“多組合、少規(guī)格”的原則，盡可能實現(xiàn)統(tǒng)一化和標準化，尤其是關于住宅套型設計。

(三)初步設計階段。協(xié)同設計在預制裝配式建筑的初步設計階段具有重要意義。協(xié)同設計不僅包括建設單位、設計單位、施工單位、構件生產(chǎn)廠家等外部協(xié)同設計，亦包括各設計單位之間及設計單位內(nèi)部各專業(yè)之間的協(xié)同設計。預制裝配式建筑底部現(xiàn)澆加強區(qū)層數(shù)應結合底部干掛石材層數(shù)調(diào)整進行同步更正。

(四)施工圖設計階段。初步設計階段制定的技術措施應作為施工圖設計的基礎。各專業(yè)應根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)提供的預制構件、設施設備、內(nèi)裝部品等設計參數(shù)開展施工圖設計，并充分設備管線預埋預留方案。此外，各專業(yè)應特別注意建筑連接點處的保溫、隔聲、防火、防水等設計事項。

三、預制裝配式建筑設計要點

由于我國現(xiàn)階段預制裝配式建筑多用于住宅建筑，以下主要以住宅建筑為例簡述預制裝配式建筑設計要點。

(一)規(guī)劃設計要點。規(guī)劃設計應滿足建筑退線、間隔距離、房間采光及通風等要求，優(yōu)先選用住宅單元套型模塊進行組合。預制裝配式建筑施工應提前考慮施工組織開展流程，有效鏈接各施工工序，保證施工效率。由于預制構件的吊裝，需運至吊塔覆蓋的范圍內(nèi)，因此必須在總平面設計中充分考慮并合理規(guī)劃運輸通道。合理布置安排預制構件堆放位置及面積，根據(jù)現(xiàn)場實際施工方案及現(xiàn)場情況選擇適宜的吊塔噸位及位置，從而精確控制構件運輸環(huán)節(jié)，提升場地使用率。

(二)平面設計要點。以模數(shù)協(xié)調(diào)為基礎，裝配式建筑平面設計應對套型模塊種類和尺寸進行優(yōu)化，預制構件與住宅內(nèi)裝部品應實現(xiàn)標準化、系列化、通用化，結合住宅產(chǎn)業(yè)化相配套的應用型技術，在降低工程成本的同時提升施工效率。布局方式上，應優(yōu)先選用大空間布局，并合理布置管井及承重墻，從而實現(xiàn)空間布局靈活自由。明確套內(nèi)各功能空間布局，結構合理選型有效減少套內(nèi)承重墻體。

(三)立面設計要點。根據(jù)系列化、標準化、模塊化的套型組合特點，通過不同外墻組件的靈活組合,不同的飾面材料表現(xiàn)出不同色彩和紋理的變換，呈現(xiàn)出工業(yè)化建筑立面效果的特點。預制裝配式建筑的混凝土預制組件、外裝飾組件、空調(diào)板、陽臺、門窗等預制外墻構件靈活組合可以充分發(fā)揮預制混凝土剪力墻結構的裝飾效果，使其外觀設計呈現(xiàn)預制裝配式建筑特點。外門窗以滿足通風采光為基礎，調(diào)整窗口大小、比例以及窗框形式，調(diào)整空調(diào)、陽臺的形狀和位置,通過裝飾組件組合實現(xiàn)立面設計的自由多樣化。

(四)預制構件設計要點。預制構件設計依據(jù)模數(shù)化、標準化原則可提高構件標準化程度，減少構件類型，進一步降低工程項目成本。預制構件設計應充分考慮構件大小，項目區(qū)域構件生產(chǎn)運輸能力，構件耐火性及耐久性，成品保護的可行性、安全性及生產(chǎn)地便利性。預制外墻板應按照不同地區(qū)氣候要求進行保溫隔熱防水設計，并選擇經(jīng)濟合理的結構類型。用于潮濕房間的墻體應該滿足防水性能，衛(wèi)浴、設備等安裝及其他構件連接應安全可靠，與主體結構及承重墻體進行連接的建筑構件，應滿足抗震要求。除開間較大或平面復雜的樓層應采用現(xiàn)澆樓板外，應選擇疊合樓板，樓板與墻體、樓板與樓板連接處應保證結構完整性。

(五)專業(yè)協(xié)同設計要點。預制裝配式建筑應符合抗震設計要求。柱、承重墻、門窗洞口應該從下到上對齊排成一列，不宜采用轉角窗。專業(yè)協(xié)同設計應該考慮公共區(qū)域垂直管井位置、大小和共享實際性。住宅廚房和衛(wèi)生間排風管道應確定位置和大小，確定配電箱位置，住宅臥室、客廳需預留設備安裝位置并設置預埋件。