淺析裝配式建筑的組成及前期設(shè)計思路

梁媛 石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系

裝配式建筑是指構(gòu)成建筑物的主要部分采用預(yù)制部品、部件集成的建筑。包括裝配式木結(jié)構(gòu)建筑、裝配式鋼筋混凝土建筑和裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑。裝配式混凝土建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由混凝土部件構(gòu)成，簡稱PC 建筑。

《石家莊市人民政府關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的實施意見》中明確指出：從2020年起，石家莊各區(qū)縣新建建筑面積20%-40%以上采用裝配式建造。并且在財政獎補(bǔ)、容積率、提前預(yù)售等諸多方面給予政策上的支持。

截止目前石家莊已建設(shè)5 個國家級裝配式基地、2 個省級裝配式基地，還建設(shè)完成了12 條預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)線，設(shè)計產(chǎn)能已達(dá)到63 萬立方米/年，目前石家莊市建成和在建裝配式混凝土建筑面積已達(dá)727.4萬平方米。僅2020 年12 月，石家莊住建局就公示了約18 萬平方米的10 個居住建筑項目，均已通過了裝配式建筑設(shè)計階段專家評審。

在裝配式建筑的結(jié)構(gòu)選擇方面，石家莊公共建筑一般優(yōu)先選擇預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，如辦公樓或居住小區(qū)的售樓處等，而居住建筑則主要選擇預(yù)制裝配式混凝土建筑，由于推廣時間短，設(shè)計以及施工經(jīng)驗不足，預(yù)制產(chǎn)品尚有待開發(fā)完善。另外許多裝配式居住建筑主體仍然選擇采用現(xiàn)澆混凝土施工，而建筑隔墻、樓梯、樓板等部分構(gòu)件則采用預(yù)制構(gòu)件來完成，這樣的建筑仍然處于預(yù)制裝配式發(fā)展的初級階段，在設(shè)計、施工以及產(chǎn)品生產(chǎn)方面還存在著許多亟須突破的難題。

一、預(yù)制裝配式居住建筑的系統(tǒng)組成

預(yù)制裝配居住建筑按照系統(tǒng)工程理論，可分為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備管線系統(tǒng)和內(nèi)裝修系統(tǒng)。預(yù)制裝配住宅建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括預(yù)制剪力墻，預(yù)制疊合樓板、預(yù)制柱、預(yù)制樓梯等主體結(jié)構(gòu)，蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土條板、輕質(zhì)混凝土條板內(nèi)隔墻和鋼筋陶?；炷凛p質(zhì)條板等預(yù)制內(nèi)墻板以及各構(gòu)件的連接節(jié)點；外圍護(hù)系統(tǒng)包括屋面、預(yù)制外墻、門窗和幕墻系統(tǒng)等；設(shè)備管線系統(tǒng)包含干式地暖系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和集成吊頂系統(tǒng)等，預(yù)制裝配式住宅建筑集中設(shè)置水平管線和豎向管井，以便于及時更換和維修，結(jié)合裝配式建筑的室內(nèi)裝修，在預(yù)制墻體內(nèi)、疊合板內(nèi)、裝修空腔內(nèi)敷設(shè)管線，便于后期檢修問題查找方便；裝配式建筑的室內(nèi)裝修系統(tǒng)包括木作收納系統(tǒng)、夾層管線系統(tǒng)、衛(wèi)生間系統(tǒng)、集成頂面系統(tǒng)、輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)、快速地面系統(tǒng)、門窗系統(tǒng)和軟裝系統(tǒng)，實現(xiàn)在工廠加工到現(xiàn)場安裝。

多層及高層住宅，由于一幢住宅往往是由幾個相同或不同的單元組合而成，而每個單元又是由幾個相同或不同的套型組合而成，構(gòu)件種類相對較少，重復(fù)使用率高，模具周轉(zhuǎn)次數(shù)多，適用于采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，因此，在一些建筑開發(fā)項目中，預(yù)制裝配式住宅就成為重要的組成部分。

二、裝配式建筑在建造的全過程中與傳統(tǒng)建筑的不同

裝配式建筑在建造的全過程中均與傳統(tǒng)建筑有許多區(qū)別，具體詳見表1。

表1 裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑在建筑全過程的不同

傳統(tǒng)建筑設(shè)計階段主要包括：

工程立項→方案設(shè)計→初步設(shè)計→施工圖設(shè)計→主體設(shè)計

預(yù)制裝配式建筑設(shè)計階段則增加了技術(shù)策劃和構(gòu)件加工圖設(shè)計兩個特有環(huán)節(jié)：

工程立項→技術(shù)策劃→方案設(shè)計→初步設(shè)計→施工圖設(shè)計→構(gòu)件加工圖設(shè)計→主體設(shè)計

三、裝配式建筑前期設(shè)計思路

預(yù)制裝配式建筑需要將施工中存在的問題放到設(shè)計、生產(chǎn)階段之前來解決，將面向工廠加工和現(xiàn)場裝配的設(shè)計新模式涵蓋到整個產(chǎn)業(yè)鏈，采用產(chǎn)業(yè)化的思維模式，重新建立起企業(yè)之間的分工與合作，使得產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、部件生產(chǎn)、裝配施工以及裝飾裝修等都能得到完整的協(xié)作機(jī)制。但裝配式建筑發(fā)展較晚，人們對其接受程度還有待提高，部分設(shè)計師在裝配式混凝土建筑設(shè)計方面也有不同理解，認(rèn)為就是將常規(guī)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計拆分、而構(gòu)件設(shè)計和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計則是設(shè)計院的深化設(shè)計，還有部分建筑師以為裝配式建筑設(shè)計就單純是結(jié)構(gòu)專業(yè)的事情，盡管現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計作為基礎(chǔ)工作，但裝配式混凝土建筑設(shè)計不僅僅是設(shè)計的深化，更不能由拆分設(shè)計機(jī)構(gòu)或制作廠家承擔(dān)起建筑的設(shè)計責(zé)任。這些錯誤的認(rèn)識會導(dǎo)致裝配式混凝土建筑設(shè)計出現(xiàn)延遲、被動，甚至使得裝配式建筑的優(yōu)勢無法實現(xiàn)，還會導(dǎo)致設(shè)計以及后續(xù)施工中出現(xiàn)遺漏多、效率低、成本高，甚至造成結(jié)構(gòu)上的隱患出現(xiàn)。

在實際工程中，作為真正進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計的設(shè)計師，已經(jīng)深切意識到裝配式混凝土建筑設(shè)計是更高層次的全程協(xié)同設(shè)計，必須由建筑師領(lǐng)銜，結(jié)構(gòu)設(shè)計師為主，裝飾設(shè)計師、水電暖通設(shè)計師、拆分和構(gòu)件設(shè)計師、制造廠家工程師、施工安裝企業(yè)工程師全程協(xié)同工作。

前期技術(shù)策劃階段是整個工程確定各專業(yè)裝配式方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須綜合建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、造價等多個專業(yè)，結(jié)合國家規(guī)范要求、地方建筑特點、建筑方案設(shè)計、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)分析、成本限額等相關(guān)因素，制定出合理的技術(shù)路線，并由設(shè)計院提出裝配式建筑建造的設(shè)計方案，交由建設(shè)單位進(jìn)行比選，通過論證形成最終方案，為后續(xù)工作提供設(shè)計依據(jù)，指導(dǎo)整個工程的施工圖設(shè)計和工程的施工全過程。