建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計分析

秦紅波 山西才智建筑設(shè)計研究院集團有限公司

1 前言

隨著國內(nèi)建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)化住宅已成為一種新型建筑形式并受到社會各界的廣泛認(rèn)可。因此，為保證建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅能夠充分發(fā)揮自身功能、高性價比等，應(yīng)對其建造設(shè)計進行分析，提高工業(yè)化住宅建筑的建設(shè)質(zhì)量。

2 建筑工業(yè)化相關(guān)概述

所謂建筑工業(yè)化，主要指的是使用現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式替換傳統(tǒng)建筑行業(yè)中手工業(yè)生產(chǎn)方式，即將傳統(tǒng)建筑中效率低、水平低的生產(chǎn)方式替換為現(xiàn)代化運輸、制造等生產(chǎn)方式。為此，建筑工業(yè)化具有十分明顯的組織管理科學(xué)化、建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、施工機械化以及構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化的標(biāo)志。通過將建筑工業(yè)化應(yīng)用于城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計，能夠有效提高設(shè)計和施工生產(chǎn)率，加快建設(shè)速度[1]。

3 探討工業(yè)化住宅建筑設(shè)計的特點

3.1 建筑設(shè)計具有較高可控度和完成度

以往傳統(tǒng)建筑主要是在工程設(shè)計文件制定結(jié)束后開展雨篷、門窗以及欄桿等部品的設(shè)計。土建設(shè)計是建筑建造設(shè)計的基礎(chǔ)，在該情況下，若是兩方溝通較少，或是合作不足，就有可能影響建筑建造設(shè)計的推進，甚至干擾到后續(xù)施工。但工業(yè)化城鎮(zhèn)住宅建筑建造設(shè)計則是在設(shè)計階段完成前，建筑的構(gòu)件和部品都已經(jīng)完成深化設(shè)計，在設(shè)計過程中，還會對詳細(xì)報價和多種樣品進行比較，將二次深化內(nèi)容進行前移到設(shè)計階段。為此，工業(yè)化住宅建筑設(shè)計的特點是完成度較高，且能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑施工階段和工程整體質(zhì)量的控制，可控度較高。

3.2 建筑設(shè)計過程具有一體化和同步化的特點

不同于以往傳統(tǒng)建筑的建造設(shè)計，建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅更注重專業(yè)間協(xié)作，專業(yè)設(shè)計往往同步進行，例如建筑室內(nèi)裝修設(shè)計、土建各專業(yè)的設(shè)計以及二次部品的設(shè)計等，進而在提高建造設(shè)計效率的同時，實現(xiàn)各專業(yè)之間的相互制約，推動設(shè)計共同完善、深化。不僅如此，此類建筑的建造設(shè)計在注重部品設(shè)計、內(nèi)裝設(shè)計的同時，對下游環(huán)節(jié)部品、運輸、構(gòu)件等客觀條件也較為重視，會根據(jù)建筑工程實際情況對可能出現(xiàn)的問題進行分析與模擬，提前制定預(yù)防和解決方法。

3.3 建筑設(shè)計對項目成本的影響更為深遠(yuǎn)

由于工業(yè)化建筑的城鎮(zhèn)住宅設(shè)計涉及建筑施工階段，為此，其設(shè)計內(nèi)容對施工構(gòu)件、相關(guān)模具的制作成本以及部品生產(chǎn)模具使用次數(shù)等具有直接影響，而模具作為構(gòu)件成本的重要組成部分，建造設(shè)計直接關(guān)系到建筑工程的造價水平。

4 分析建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計要點

4.1 以統(tǒng)一模數(shù)為基礎(chǔ)對建筑空間和部品尺寸進行多樣化設(shè)計

所謂建筑模數(shù)單位，主要指的是建筑物和組合件選定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸單位中，作為尺寸協(xié)調(diào)的增值單位。在以往傳統(tǒng)建筑項目建造設(shè)計過程中，往往會對建筑的個性立面以及建筑空間尺度進行綜合考量，在滿足這兩項要求的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，缺乏對建筑模數(shù)的統(tǒng)一應(yīng)用。但與之不同的是，建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計前提就是統(tǒng)一的建筑模數(shù)，通過該設(shè)計方法，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑部品種類、工廠生產(chǎn)構(gòu)件以及構(gòu)件生產(chǎn)模具種類最小化。

因此，在實際建造設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)對統(tǒng)一模數(shù)的應(yīng)用進行綜合考慮，即統(tǒng)一建筑層高和門窗、樓梯等豎向構(gòu)件的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，在對建筑物戶型進行設(shè)計時，應(yīng)分別對功能房間的開間尺寸進行模數(shù)統(tǒng)一，包括廚房、主臥、衛(wèi)生間、次臥、陽臺等。值得注意的是，設(shè)計人員應(yīng)對統(tǒng)一模數(shù)進行確定時，應(yīng)建立在建筑部品安裝尺寸和內(nèi)裝設(shè)計尺寸的基礎(chǔ)上[2]。

4.2 PC設(shè)計，充分發(fā)揮工業(yè)化優(yōu)勢

對于工業(yè)化住宅而言，其標(biāo)注的是住宅建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、施工機械化、構(gòu)件生產(chǎn)工廠化以及組織管理科學(xué)化。為此，在開展建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計工作時，大部分設(shè)計工作場景往往是工廠，極大地減少了施工現(xiàn)場的濕作業(yè)數(shù)量，在一定程度上，實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色建設(shè)的同時，也增加了建筑施工的安全性。

在該情況下，部分業(yè)主方將重點落在了追求預(yù)制比例最大化這一方面，但是，對于建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計而言，最忌諱的是為工業(yè)化而工業(yè)生產(chǎn)的模式。因此，為有效避免該情況的發(fā)生，設(shè)計人員應(yīng)對建筑工程中標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、具有規(guī)模效應(yīng)以及生產(chǎn)簡單的部位進行PC化設(shè)計；對于具有較高品質(zhì)要求或是特殊設(shè)計和施工要求的部位落實PC化設(shè)計；針對難以生產(chǎn)、對施工現(xiàn)場環(huán)境影響較小的部位，則不采用PC設(shè)計，從而結(jié)合實際情況合理發(fā)揮預(yù)制構(gòu)件的作用。

4.3 根據(jù)住宅效果圖采取差異化建造設(shè)計

4.3.1 多層住宅建筑

若建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅工程主要打造多層住宅建筑，建造設(shè)計人員應(yīng)使用模塊化設(shè)計方法開展設(shè)計工作，進而實現(xiàn)城鎮(zhèn)住宅的工業(yè)化建造。具體而言，如上所述，工業(yè)化建筑具有十分明顯的統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)化特點，但隨著社會的發(fā)展，人們生活質(zhì)量和水平的提高，更加追求事物的個性化和多元化，這使得建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計與民眾需求之間存在矛盾。針對該問題，設(shè)計人員可以將建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計為多層建筑和高層建筑混搭的形式，通過錯落有致的天際線，滿足民眾多元化需求以及單體建筑布局上的通風(fēng)要求和采光要求。

除此之外，設(shè)計人員還可以充分利用套型組合模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的特點，采用工業(yè)化集成裝配對住宅建筑的外墻裝飾、保溫節(jié)能、外墻滲透以及外墻隔聲等進行設(shè)計，以靈活組合的方式設(shè)計不同的外墻構(gòu)造，進而形成極具工業(yè)化建筑結(jié)構(gòu)特征的建造效果，在保證住宅建筑整體外在美感的同時最大化保留建筑整體性能。

另外，由于民眾對住宅建筑的需求處于波動狀態(tài)，所以，建造設(shè)計人員應(yīng)開展規(guī)范的市場調(diào)研工作，掌握市場上主流的戶型面積，以此為基礎(chǔ)進行建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅戶型的設(shè)計，進而滿足居民多種需要。值得注意的是，在對建筑承重墻體進行設(shè)計時應(yīng)盡量減少其建筑內(nèi)部空間的占用，一方面保證建筑戶型內(nèi)部空間的充足性，滿足消費者購買和居住需求，另一方面為內(nèi)部空間的靈活劃分與變動提供有利條件[3]。

4.3.2 單體高層建筑

在對單體高層建筑進行建造設(shè)計時，同樣為了解決建筑與民眾個性化空間需求的矛盾，從建造設(shè)計的角度保證建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅空間的靈活性和兼容性，可以使用“分離體系”這一設(shè)計理念，分開設(shè)計住宅建筑的填充體系和結(jié)構(gòu)體系。填充體系包括建筑設(shè)備系統(tǒng)和建筑維護系統(tǒng)兩部分，在對該體系進行設(shè)計時，可使用模塊化設(shè)計，即設(shè)備模塊設(shè)計、建筑部品模塊設(shè)計以及協(xié)同技術(shù)模塊設(shè)計等。而建筑結(jié)構(gòu)體系則以受力情況進行系統(tǒng)的劃分，為此，其分為豎向承載分系統(tǒng)和水平承載分系統(tǒng)，無論是哪一系統(tǒng)，其基礎(chǔ)都是預(yù)制裝配式系統(tǒng)等系列技術(shù)體系的研發(fā)與生產(chǎn)。

其中，在開展模塊化設(shè)計方法開展建造設(shè)計工作時，設(shè)計人員應(yīng)從三個視角對單體高層建筑進行解構(gòu)，分別為部品理念、模塊化以及新能源利用，進而保證建筑模塊的多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)模塊間的協(xié)同設(shè)計，解決存在的邏輯和秩序。另外，分離系統(tǒng)的分系統(tǒng)都能夠進行模塊化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中，部品理念以當(dāng)前國內(nèi)建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅發(fā)展優(yōu)勢為基礎(chǔ)，依托于建筑部品產(chǎn)業(yè)規(guī)模和專業(yè)水平，預(yù)制生產(chǎn)建筑結(jié)構(gòu)的柱、墻、梁、板、屋蓋等，甚至包括建筑內(nèi)部整個廚房構(gòu)配件、整個衛(wèi)生間的構(gòu)配件等，以工廠化預(yù)制生產(chǎn)增強建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計的專業(yè)化水平和相關(guān)建筑部品的生產(chǎn)效率。在新能源利用視角來看，以模塊化設(shè)計為基礎(chǔ)的建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計主要使用自然采光和自然通風(fēng)的被動設(shè)計，對于主動設(shè)計，則是整合控制部分和設(shè)備部分模塊化，實現(xiàn)對新能源利用的有效管控，減少建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建筑的能源浪費。

4.4 充分發(fā)揮預(yù)制混凝土作用，并簡化連接構(gòu)造節(jié)點設(shè)計

預(yù)制混凝土具有極強可塑性，通過靈活使用多種模具開展?jié)仓鳂I(yè)，能夠根據(jù)建筑工程建設(shè)需要成為任意形狀，之后，再對其進行涂料裝飾，能夠滿足建筑建設(shè)的色彩需求。在形狀和色彩的相互搭配下，預(yù)制混凝土能夠?qū)Χ喾N常見飾面材料進行仿制，不同的是，預(yù)制混凝土具有較高的強度、平整度，且表面光潔，具有防滑和防水作用。因此，在開展建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計工作時，設(shè)計人員應(yīng)立足于預(yù)制混凝土可塑性和適用涂料的特點實現(xiàn)建筑工程設(shè)計需求，增強立面風(fēng)格的現(xiàn)代簡潔性。

而構(gòu)造節(jié)點作為建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計的難點和關(guān)鍵內(nèi)容，在實際設(shè)計中不僅對其具有性能要求，還需要綜合考慮施工構(gòu)件生產(chǎn)、材料操作難易程度以及施工等內(nèi)容，若是建筑構(gòu)造節(jié)點較為復(fù)雜，則會影響到構(gòu)件生產(chǎn)成本和施工難度。因此，在開展構(gòu)造節(jié)點設(shè)計工作時，設(shè)計人員應(yīng)以安全性能為主，切實落實防水性能和防火性能，其中，可使用防火膠滿足防火要求，根據(jù)建筑所在區(qū)域的氣象條件選擇合適的防水措施滿足建筑的防水要求。

4.5 結(jié)合施工、生產(chǎn)等因素設(shè)計構(gòu)件尺寸和重量

對于建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建筑而言，其構(gòu)件大小或拆分不僅要對建造設(shè)計工作的需求進行考慮，還應(yīng)綜合考量建筑構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運輸以及后續(xù)的構(gòu)件施工等多個經(jīng)濟因素和技術(shù)因素。因此，在實際設(shè)計工作中，設(shè)計人員應(yīng)設(shè)計長度在6m以下、高度在3.6m以內(nèi)、總重量小于6t的建筑構(gòu)件，對于重量較大、尺寸較大的構(gòu)件應(yīng)盡量應(yīng)用于低多層住宅建筑中。

5 結(jié)束語

綜上所述，建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計對工程項目造價成本控制以及建筑業(yè)生產(chǎn)建造技術(shù)革新乃至國家戰(zhàn)略“節(jié)能減排、綠色低碳”都具有極強現(xiàn)實意義。因此，在開展建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅建造設(shè)計工作時，應(yīng)綜合考慮構(gòu)件因素、建筑類型以及建筑空間等方面，從而提高建造設(shè)計質(zhì)量和效率，推動建筑工業(yè)化的城鎮(zhèn)住宅更好發(fā)展。