預制裝配式建筑設計要點解析

周在春 南京融力置業投資有限公司

1 引言

近年來，隨著社會進步與經濟發展，以往建筑業存在的高能耗與綠色建筑、節能環保的理念相悖，對傳統施工建造方式提出升級換代的要求，由此國家大力推廣預制裝配式技術，2016年國務院明確提出“我國要力爭用十年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%”，表明裝配式技術將成為建筑業可持續發展的重要手段，在建筑設計、構件制作、施工建造等方面提出更高層次的要求，是一種全新的生產和建造方式，并將對建筑業發展產生深刻的影響。

2 裝配式建筑發展背景

為促進裝配式技術的發展，政府陸續出臺了一系列政策。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分項中；其次在金融政策方面也給予開發商優先放貸、貸款貼息等激勵方式，房屋預售節點相比現澆混凝土結構也有所提前，體現出國家政策導向對裝配式技術應用推廣的正向激勵作用。

房地產開發企業作為建設工程項目開發的總指揮，可以有效調動與整合各方資源，將政府規定和最新政策落實于工程建設中，對相關上下游行業的發展，對推動預制裝配式建筑的發展起著強大的引導和推動作用。

3 裝配式建筑系統組成及特點

裝配式建筑系統及其子系統劃分如下：

圖1

基于以上裝配式建筑系統劃分原理，應該采用集成理念進行設計，核心環節在于建立一套通用化模數以及模數協調規則，實現生產工業化和設計標準化。充分發揮裝配式建筑施工速度快、現場濕作業少、有效減少建筑垃圾、加快建設周期、節約勞動力等優點。

與傳統現澆結構相比，裝配式建筑主要有以下方面特點：（1）一體化配合。主體設計院水電氣暖各專業應充分配合構配件廠家，施工組織方案前置，以實現主體結構、設備管線、裝修部品與預制構件生產協作一體化；（2）模數化設計。通過控制建筑模數，實現模塊化組合，從而使標準化設計成為可能；（3）精細化流程。與傳統的施工圖設計流程相比，預制裝配式建筑的設計流程中增加了選定部品的前期技術策劃及預制構件深化的圖紙設計工作；（4）信息化技術。BIM（建筑信息模型）具有可視化、參數化特征，預制構件設計與生產加工的精確度可通過借助BIM 模型得以實現，提高設計質量和效率；（5）差異化成本。在相同裝配率條件下，預制構件不同的拆分方案，成本差異較大，成本控制和拆分方案密切相關。

4 裝配式建筑的設計階段

4.1 前期策劃階段

前策階段設計單位應提前介入，對建設項目的規模、定位、成本限額，以及施工環境進行充分考察和了解，以保證技術方案制定的合理性，比如，塔吊能夠起吊的單塊預制構件最大重量不要超過正常極限值，保證施工安全；此外，如有裝配率要求，建設單位應和設計單位共同討論構件選擇，作為后續設計工作的依據。

4.2 方案設計階段

立面是建筑設計的一項重要內容，為避免建筑立面過于單調，通常會設置線條凸顯建筑外立面變化，增加展示效果。立面方案應結合裝配式建筑特點，通過材質肌理、色彩、光影等變化，實現豐富多樣的外立面效果。平面需首先滿足建筑的使用功能，按照“組合多、規格少”的設計原則，盡可能實現標準化的住宅套型設計。

4.3 初步設計階段

此階段應結合不同專業的技術要點進行全面考慮，著重強調協同設計。例如，對結構專業來說，裝配式建筑底部加強區的層數需滿足相關規范；設備專業的管線預埋預留應結合預制構件配筋進行調整，對項目經濟性做專項評估，分析影響成本投入的因素，制定科學合理的技術措施。

4.4 施工圖設計階段

以擴初階段技術措施為基礎和依據，施工圖各專業以生產廠家提供的預制構件設計參數為依據，結合預留預埋方案，進行協同設計，此外，隔聲，防火，防水，等事項需要建筑專業統籌考慮。

4.5 裝配式圖紙深化設計階段

生產廠家與設計單位應配合完成裝配式圖紙深化設計，除了預留預埋臨時固定需要的安裝孔，生產運輸和現場安裝的吊鉤外，還應精確定位構件中的門窗洞口和機電管線。

5 裝配式建筑設計要點

5.1 平面設計要點

預制裝配式建筑平面的設計原則是模數協調，平面設計應對套型模塊的類型和尺寸進行優化，實現預制構件和內裝部品的通用化、標準化、系列化。優先選用大空間布局，合理布置水電管井及剪力墻平面，實現靈活可變的住宅功能空間。盡量減少套內承重墻體數量，由于內隔墻為預制隔墻板，非受力構件，后期可根據業主需重新改造為不同朝向和大小的房間，滿足靈活多變的需求。

5.2 立面設計要點

立面設計可以采用不同飾面材料的預制外墻板，表現出不同色彩和紋理的變化，通過不同尺寸規格的預制外墻板靈活組合實現住宅空間的可變性，呈現出不同的立面效果。裝配式外墻構件主要包括混凝土預制外墻板，外裝飾線腳、陽臺和門窗、空調擱板，發揮預制裝配式構件組合多樣性的特點。外墻門窗以滿足通風采光為基礎，調整窗洞口大小、開窗比例、窗框形式等方法，使立面可變性更大。

5.3 構件設計要點

模數化、標準化是預制構件需遵循的原則，模數化可以提高預制構件的標準化設計程度，大幅降低工廠開模和生產成本，也降低建設項目總體成本，應注意構件大小與重量對運輸條件的要求，做好成品保護。對于非承重內墻，可選擇隔聲效果良好、易于安裝和移除的隔墻板，可以根據平面功能調整，重新與主體結構連接，滿足室內空間的二次劃分與利用。

5.4 專業協同設計要點

工業化生產特點決定了土建和安裝要進行專業協同設計才能方便施工。墻、柱主要構件的連接應保證豎向在同一部位受力，門窗洞口要上下對齊，結構傳力路徑要清晰明確。不宜采用轉角窗預制構件，屬于抗震薄弱部位，在公共區域方便檢修的地方設置豎向管道井，水平管線的設置則應集中平行布置，減少交叉，保證使用凈高。使用分體空調的臥室和客廳，電氣插座和氟管洞口需精準預留預埋，廚房和衛生間煙氣風道應考慮疊合樓板加工預留出拼接位置，配電箱和暗藏的電氣設備如果位于分戶墻兩側時不應連接，并考慮有線電視、電話、網絡、插座等接線盒在預制內墻板的預留洞定位精準。

5.5 室內裝修設計要點

預制裝配式室內部品應在滿足國家裝飾裝修規范的前提下，符合節能環保的相關標準，通過對構件部品的接口技術和公差參數進行優化，滿足集成化部品成套使用的通用性和兼容性，對于室內裝修涉及到的設備、材料、設施的施工年限，設計中應考慮其在不同使用環境下的擴展性能，具有一定的適應性和可變性，便于安裝使用和后期維護改造。

6 結束語

預制裝配式建筑現處于發展和推廣階段，相關的研究與應用并未成熟，總的來說，需要加大政府支持力度，增強科研力量，明確裝配式建筑的設計要點和實際應用中暴露出來的不足之處，使裝配式建筑設計變得更加可行，提升經濟性與安全性。