裝配式住宅設計施工一體化探討

鄭沁

摘要：基于我國現代建筑業傳統的現場施工方式，裝配式住宅是一種新型的混凝土建筑結構，它是我國住宅建設發展的主要方向，本文主要分析了裝配式建筑的特點和目前的產業環境，提出EPC模式在裝配式建筑中的優勢，以上海余山21丘大型動遷居住社區為例，分析裝配式住宅設計施工一體化的應用及實踐，對住宅產業化發展有著重要意義。

關鍵詞：裝配式住宅；EPC模式；設計；施工

引言

傳統上的建筑業通常采用現場施工的方法，存在著費時費力、效率不高、功能單一等缺點，裝配式住宅的發展有利于提升建筑業的科技水平和管理水平，節約資源，有利于住宅的可持續發展，是建設住宅發展的必然走向，進入低碳節能環保的新型建筑模式。本文通過對佘山21丘應用案例的研究，主要從結構體系、戶型組合和立面多樣化設計施工一體化角度，因地制宜合理選擇技術方案，為住宅產業化發展提供一些實踐指導，希望對今后的裝配式住宅研究有所幫助。

1裝配式建筑的特點和產業環境

1.1裝配式建筑的主要特征

所謂裝配式建筑，即采用預制的構件（部件）在建設地點裝配而成的建筑。建立在建筑工業化的基礎之上，通過現代化的制造、運輸、安裝和科學管理的大工業的生活方式。它的主要特征是從信息化管理出發的標準化設計，工廠化生產，裝配化施工及一體化裝修。

1.2采用裝配式的目的及目標

采用裝配式主要是為了減少勞動力的使用，規避用工荒；減少手工操作，提高產品質量；降低勞動強度，改善工作環境；減少材料消耗，降低施工噪音；提高施工速度，降低工程成本。從而突破資源和環境的約束，實現建筑業的轉型升級和可持續發展。

1.3政策支持及獎勵

對于新型的建筑產業我國政府制定了一些主要政策文件，如《綠色建筑行動方案》<國辦發（2013）1號>，《關于本市進一步推進裝配式建筑發展的若干意見》<滬府辦發（2013）52號>，《上海市綠色建筑發展三年行動計劃（2014-2016）》等，2016年實現裝配率不低于40%。在規劃容積率獎勵，差異化預售，綠建補貼方面給予一些政策獎勵。

2EPC模式在裝配式建筑中的優勢

2.1傳統模式

傳統模式上各企業單獨面向甲方造成設計、制備、施工脫節，各自為政，產業鏈不整合，沒有形成合力，從而造成市場、利益、責任相分離。各階段模型互不關聯，協調能力差，模型間難以保持一致，造成重復工作，無法互聯、互通和互檢。

2.2EPC模式及特點

EPC模式是由業主和總包為代表的二元管理，業主僅派業主代表負責監督管理，總承包商具有更大權利和靈活性，以設計為主導，專業工程師全程監督和管理。對業主有利于建設目標順利實現，對項目的直接監控力降低。承包商責需承擔全部風險，包括可預見或不可預見的。

EPC模式的產業鏈閉合，它們緊密結合，目標統一；形成合力，減少內耗；責任連帶，利益共享；競爭和抗風險能力強。EPC模式的信息集成（見圖1）是在設計階段建立統一的基礎模型，各專業、各階段在一個模型上工作，保證BIM模型的唯一、準確、全面，實現數據的高效運轉、共享、集成。它是基于BIM模型的互聯、互通和互檢。

2.3EPC模式裝配式住宅案例實踐研究

下面以上海佘山21丘大型動遷居住社區為例，項目總建筑面積約96萬㎡，綜合綠地率為35%。包括十塊住宅用地，建筑層數為9-11層電梯房，規劃包含動遷住宅、出租公寓、沿街商業、及大型綠地和大型地下商業等。項目的方案由外方設計，施工圖設計由集團下的設計公司負責完成，預制產品均由集團下的新型材料公司生產，施工由集團公司總承包，充分體現了EPC模式的設計施工一體化。

3裝配式住宅設計

3.1結構體系設計

結構體系的形式及其空間關系的合理陛不僅直接影響到建筑物的安全，而且關系到能否達到建筑物預定的功能要求和能否取得合理的經濟效益。裝配式建筑采用與現澆等同的設計原則，結構體系及建造高度應符合規范要求。

本項目的住宅樓采用SP疊合板預制剪力墻結構體系，它的連接構造較為簡單、墻體可快速拼裝到位、節省現場支撐、施工便捷；樓板具有較大跨度，可實現室內大空間，便于空間靈活分隔等優勢。

外墻采用預制反打面磚夾芯保溫墻或彩色混凝土，內墻采用預制混凝土，樓蓋為預制預應力SP疊合板，樓梯、陽臺、雨篷采用預制混凝土（見圖2）。集外墻裝飾、保溫、門窗、結構于一體的預制混凝土夾心保溫墻板作為外墻板，解決了門窗、墻體滲水，外保溫、外飾面磚脫離等建筑質量通病，而且還實現了保溫與結構的同壽命，充分體現了較高的體系集成度。

3.2建筑設計

3.2.1戶型組合設計研究

戶型組合設計就是提煉具有足夠典型性的典型，再靈活多樣的組合成各種建筑，是裝配式住宅設計中最典型的設計手法。21丘項目的戶型組合設計主要采用了以下兩種組合方式。

單元定型組合通常采用固定結構單元模塊組合或分解成一種或兩種戶型。在下圖中（見圖3），將2個獨立的單元戶型組合成一個超大戶型，分別打通中間的儲藏空間使得其變成室內過道，減少一個廚房將其變為臥室，組合成一個可三代同居的大居室。

以戶為單位靈活劃分空間的組合方式通常借用輕質隔墻二次劃分空間，其承重墻體往往與分戶墻的隔聲、防火等功能相一致，因而大都采用與結構單元相一致的以“戶”為組合單位進行組合，它的局限性是戶型面積變化的靈活性較小。在下圖中（見圖4），衛生間、廚房等因樓板留洞等因素在結構單元內保持原位置，去掉原書房與客廳間的隔墻，將書房改為餐廳，中間用可移動電視機柜來隔斷。實現真正意義上的大開間、可自由分隔的住宅理念，具有良好的降噪隔震效果，住宅舒適度大大提高。

3.2.2立面設計研究

21丘項目的外形設計采用水平和垂直相結合的構圖方式。住宅在水平構圖上有預制外墻劃分，窗戶、陽臺、女兒墻的劃分，運用分隔縫做層間劃分等。在垂直構圖上運用外凸的預制構件作有規律的垂直重復，在平直的外立面上突出陽臺組成一個小體部突出于外墻，使外立面變成一個一個由陽臺構成的豎向體部劃分成豎向段落。

住宅細部是外形的重要組成部分，每個細部幾乎都是住戶要經常使用的構件，裝配式住宅的外觀受生產方式的制約更要注意細部處理的變化。21丘項目在細部處理上采用預制陽臺、樓梯、雨篷、女兒墻等等。

3.3裝配式住宅施工

裝配式住宅的施工主要包括預制構件工廠化制作以及結構的現場拼裝兩部分。其中構件的預制應嚴格按照設計圖紙，2013年集團成立了新型建筑材料有限公司，并于2014年完成位于松江佘山的第一個預制產品生產工廠的建設，并生產21丘項目的所有預制產品。現場的拼裝環節主要為構件吊裝和裝配成型。

3.4工效研究

以21丘一幢11層小高層住宅為例（裝配率80%），工業預制在主體結構上縮短20天，粗裝修上大大縮短80天，二次結構和精裝修的工期相同，總工期一共縮短了100天。預制體系中的二次結構（內隔墻），若采用新型內隔墻材料，可進一步壓縮工期。由此可見，裝配式住宅在提高產品質量的同時極大地提高了施工速度，提高住宅的開發率，促進住宅產業化的發展。

4結論與展望

在設計施工一體化的模式中，業主可以統一部署現場集中辦公，開發、施工、設計各方可第一時間對現場的即時問題展開討論與協商：緊密的內部溝通促使生產施工能更為準確地把控設計意圖，有效縮短設計與施工磨合期，令設計構思與施工操作盡可能達到“無縫銜接”。設計更為密切地融入施工過程，可為施工難度較大的措施與方案提供復核驗算，還可優化較為復雜的設計方案來降低項目實施的過程風險，有效避免工程浪費。通過一體化，可以對整個工程的進度、質量、成本等進行有效的控制。各方作為集團內產業鏈的組成，雖有分工，但共當風險，可相互支持，相互驗證，避免拖沓推委，有利于創精品工程。一體化的模式有效地促成了內部優勢產業的結合。

裝配式住宅作為我國住宅未來發展的必要手段，通過對裝配式住宅設計施工一體化的化的研究結果表明，對建筑結構設計與施工兩方面的研究，有利于優化已有的設計施工方法，進一步促進裝配式建筑的發展。