預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析

周在春 南京融力置業(yè)投資有限公司

1 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以往建筑業(yè)存在的高能耗與綠色建筑、節(jié)能環(huán)保的理念相悖，對(duì)傳統(tǒng)施工建造方式提出升級(jí)換代的要求，由此國(guó)家大力推廣預(yù)制裝配式技術(shù)，2016年國(guó)務(wù)院明確提出“我國(guó)要力爭(zhēng)用十年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%”，表明裝配式技術(shù)將成為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，在建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件制作、施工建造等方面提出更高層次的要求，是一種全新的生產(chǎn)和建造方式，并將對(duì)建筑業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。

2 裝配式建筑發(fā)展背景

為促進(jìn)裝配式技術(shù)的發(fā)展，政府陸續(xù)出臺(tái)了一系列政策。其中，土地政策影響最大，主要是將裝配率納入土地出讓條件和土拍評(píng)分項(xiàng)中；其次在金融政策方面也給予開(kāi)發(fā)商優(yōu)先放貸、貸款貼息等激勵(lì)方式，房屋預(yù)售節(jié)點(diǎn)相比現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)也有所提前，體現(xiàn)出國(guó)家政策導(dǎo)向?qū)ρb配式技術(shù)應(yīng)用推廣的正向激勵(lì)作用。

房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)作為建設(shè)工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的總指揮，可以有效調(diào)動(dòng)與整合各方資源，將政府規(guī)定和最新政策落實(shí)于工程建設(shè)中，對(duì)相關(guān)上下游行業(yè)的發(fā)展，對(duì)推動(dòng)預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展起著強(qiáng)大的引導(dǎo)和推動(dòng)作用。

3 裝配式建筑系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

裝配式建筑系統(tǒng)及其子系統(tǒng)劃分如下：

圖1

基于以上裝配式建筑系統(tǒng)劃分原理，應(yīng)該采用集成理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，核心環(huán)節(jié)在于建立一套通用化模數(shù)以及模數(shù)協(xié)調(diào)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)化和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。充分發(fā)揮裝配式建筑施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)少、有效減少建筑垃圾、加快建設(shè)周期、節(jié)約勞動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑主要有以下方面特點(diǎn)：（1）一體化配合。主體設(shè)計(jì)院水電氣暖各專(zhuān)業(yè)應(yīng)充分配合構(gòu)配件廠家，施工組織方案前置，以實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、裝修部品與預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)協(xié)作一體化；（2）模數(shù)化設(shè)計(jì)。通過(guò)控制建筑模數(shù)，實(shí)現(xiàn)模塊化組合，從而使標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成為可能；（3）精細(xì)化流程。與傳統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)流程相比，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)流程中增加了選定部品的前期技術(shù)策劃及預(yù)制構(gòu)件深化的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作；（4）信息化技術(shù)。BIM（建筑信息模型）具有可視化、參數(shù)化特征，預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)加工的精確度可通過(guò)借助BIM 模型得以實(shí)現(xiàn)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率；（5）差異化成本。在相同裝配率條件下，預(yù)制構(gòu)件不同的拆分方案，成本差異較大，成本控制和拆分方案密切相關(guān)。

4 裝配式建筑的設(shè)計(jì)階段

4.1 前期策劃階段

前策階段設(shè)計(jì)單位應(yīng)提前介入，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模、定位、成本限額，以及施工環(huán)境進(jìn)行充分考察和了解，以保證技術(shù)方案制定的合理性，比如，塔吊能夠起吊的單塊預(yù)制構(gòu)件最大重量不要超過(guò)正常極限值，保證施工安全；此外，如有裝配率要求，建設(shè)單位應(yīng)和設(shè)計(jì)單位共同討論構(gòu)件選擇，作為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的依據(jù)。

4.2 方案設(shè)計(jì)階段

立面是建筑設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，為避免建筑立面過(guò)于單調(diào)，通常會(huì)設(shè)置線條凸顯建筑外立面變化，增加展示效果。立面方案應(yīng)結(jié)合裝配式建筑特點(diǎn)，通過(guò)材質(zhì)肌理、色彩、光影等變化，實(shí)現(xiàn)豐富多樣的外立面效果。平面需首先滿(mǎn)足建筑的使用功能，按照“組合多、規(guī)格少”的設(shè)計(jì)原則，盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的住宅套型設(shè)計(jì)。

4.3 初步設(shè)計(jì)階段

此階段應(yīng)結(jié)合不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行全面考慮，著重強(qiáng)調(diào)協(xié)同設(shè)計(jì)。例如，對(duì)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，裝配式建筑底部加強(qiáng)區(qū)的層數(shù)需滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范；設(shè)備專(zhuān)業(yè)的管線預(yù)埋預(yù)留應(yīng)結(jié)合預(yù)制構(gòu)件配筋進(jìn)行調(diào)整，對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性做專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估，分析影響成本投入的因素，制定科學(xué)合理的技術(shù)措施。

4.4 施工圖設(shè)計(jì)階段

以擴(kuò)初階段技術(shù)措施為基礎(chǔ)和依據(jù)，施工圖各專(zhuān)業(yè)以生產(chǎn)廠家提供的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)為依據(jù)，結(jié)合預(yù)留預(yù)埋方案，進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，此外，隔聲，防火，防水，等事項(xiàng)需要建筑專(zhuān)業(yè)統(tǒng)籌考慮。

4.5 裝配式圖紙深化設(shè)計(jì)階段

生產(chǎn)廠家與設(shè)計(jì)單位應(yīng)配合完成裝配式圖紙深化設(shè)計(jì)，除了預(yù)留預(yù)埋臨時(shí)固定需要的安裝孔，生產(chǎn)運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝的吊鉤外，還應(yīng)精確定位構(gòu)件中的門(mén)窗洞口和機(jī)電管線。

5 裝配式建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 平面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

預(yù)制裝配式建筑平面的設(shè)計(jì)原則是模數(shù)協(xié)調(diào)，平面設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)套型模塊的類(lèi)型和尺寸進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件和內(nèi)裝部品的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。優(yōu)先選用大空間布局，合理布置水電管井及剪力墻平面，實(shí)現(xiàn)靈活可變的住宅功能空間。盡量減少套內(nèi)承重墻體數(shù)量，由于內(nèi)隔墻為預(yù)制隔墻板，非受力構(gòu)件，后期可根據(jù)業(yè)主需重新改造為不同朝向和大小的房間，滿(mǎn)足靈活多變的需求。

5.2 立面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

立面設(shè)計(jì)可以采用不同飾面材料的預(yù)制外墻板，表現(xiàn)出不同色彩和紋理的變化，通過(guò)不同尺寸規(guī)格的預(yù)制外墻板靈活組合實(shí)現(xiàn)住宅空間的可變性，呈現(xiàn)出不同的立面效果。裝配式外墻構(gòu)件主要包括混凝土預(yù)制外墻板，外裝飾線腳、陽(yáng)臺(tái)和門(mén)窗、空調(diào)擱板，發(fā)揮預(yù)制裝配式構(gòu)件組合多樣性的特點(diǎn)。外墻門(mén)窗以滿(mǎn)足通風(fēng)采光為基礎(chǔ)，調(diào)整窗洞口大小、開(kāi)窗比例、窗框形式等方法，使立面可變性更大。

5.3 構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化是預(yù)制構(gòu)件需遵循的原則，模數(shù)化可以提高預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)程度，大幅降低工廠開(kāi)模和生產(chǎn)成本，也降低建設(shè)項(xiàng)目總體成本，應(yīng)注意構(gòu)件大小與重量對(duì)運(yùn)輸條件的要求，做好成品保護(hù)。對(duì)于非承重內(nèi)墻，可選擇隔聲效果良好、易于安裝和移除的隔墻板，可以根據(jù)平面功能調(diào)整，重新與主體結(jié)構(gòu)連接，滿(mǎn)足室內(nèi)空間的二次劃分與利用。

5.4 專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工業(yè)化生產(chǎn)特點(diǎn)決定了土建和安裝要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)才能方便施工。墻、柱主要構(gòu)件的連接應(yīng)保證豎向在同一部位受力，門(mén)窗洞口要上下對(duì)齊，結(jié)構(gòu)傳力路徑要清晰明確。不宜采用轉(zhuǎn)角窗預(yù)制構(gòu)件，屬于抗震薄弱部位，在公共區(qū)域方便檢修的地方設(shè)置豎向管道井，水平管線的設(shè)置則應(yīng)集中平行布置，減少交叉，保證使用凈高。使用分體空調(diào)的臥室和客廳，電氣插座和氟管洞口需精準(zhǔn)預(yù)留預(yù)埋，廚房和衛(wèi)生間煙氣風(fēng)道應(yīng)考慮疊合樓板加工預(yù)留出拼接位置，配電箱和暗藏的電氣設(shè)備如果位于分戶(hù)墻兩側(cè)時(shí)不應(yīng)連接，并考慮有線電視、電話、網(wǎng)絡(luò)、插座等接線盒在預(yù)制內(nèi)墻板的預(yù)留洞定位精準(zhǔn)。

5.5 室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)要點(diǎn)

預(yù)制裝配式室內(nèi)部品應(yīng)在滿(mǎn)足國(guó)家裝飾裝修規(guī)范的前提下，符合節(jié)能環(huán)保的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)構(gòu)件部品的接口技術(shù)和公差參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，滿(mǎn)足集成化部品成套使用的通用性和兼容性，對(duì)于室內(nèi)裝修涉及到的設(shè)備、材料、設(shè)施的施工年限，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮其在不同使用環(huán)境下的擴(kuò)展性能，具有一定的適應(yīng)性和可變性，便于安裝使用和后期維護(hù)改造。

6 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)制裝配式建筑現(xiàn)處于發(fā)展和推廣階段，相關(guān)的研究與應(yīng)用并未成熟，總的來(lái)說(shuō)，需要加大政府支持力度，增強(qiáng)科研力量，明確裝配式建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用中暴露出來(lái)的不足之處，使裝配式建筑設(shè)計(jì)變得更加可行，提升經(jīng)濟(jì)性與安全性。