裝配式建筑設計流程探討

倪 昕（1.AUBE—法國歐博建筑與城市規劃設計公司,廣東 深圳 518053；2.深圳市歐博工程設計顧問有限公司,廣東深圳 518053)

近年來隨著住宅建筑的快速發展，對施工速度以及品質要求越來越高，裝配式建筑的需求開始提升。同時，相關政府部門大力推動，也使得裝配式建筑在我國各地開始大量涌現。本文試圖從流程和設計手法的一些相關點切入，探討裝配式建筑建筑設計過程中遇到的一些問題。

現在我們常談論的裝配式建筑與早年推廣的預制板和模數設計實際上是一脈相承的，但無論從設計要求還是實際生產，再到施工安裝都更上一個臺階，更接近由傳統建造方式向現代工業化建造方式的轉變。現代裝配式建筑設計，在整個建造過程中以工業化生產方式為基礎，把建造從方案設計、施工圖設計、構件生產、現場安裝、后期管理全生命周期連接為一體的全產業鏈設計方式，進而提升建造效率、施工質量以及最終品質。以實際使用為例，鑒于公共建筑尚無標準形式，目前還未進行裝配式建筑，主要還是以住宅作為實例，通過對住宅建筑的結構主體、圍護結構及部品部件等進行標準化構件設計，并在工廠進行批量生產，現場配以機械化的方式進行裝配式施工，最后室內裝修達成一體化設計。

作為一個系統工程，牽扯多個合作方，同時還有施工難度、制作工期等影響，因此需要從以下幾個方面分別推進才能最終實現。

1 設計原因

裝配式建筑是一個系統工程，在進行裝配式建筑之前首先要明確做裝配式建筑的原因，然后才能選擇相應的設計方案。如：① 做試點，考察技術，為以后做準備，就需要選擇一些較簡單構件做預制。② 政府強制要求，例如保障房設計，就需要滿足相關的強制性指標。③ 有相關的利好措施，如容積率獎勵等等。以深圳為例，這一點有明確的規定。根據深圳市住房和建設局及深圳市規劃和國土資源委員會及深圳市人居環境委員會《關于加快推進深圳住宅產業化的指導意見（試行）》的通知[深人環（2014）193號文件]其中第 3 條規定：除了明確采用產業化方式建造的商品房項目外，對建設單位在自有土地（包括已規劃批復的城市更新項目）自愿采用產業化方式建造的，可申請建筑面積獎勵。獎勵的建筑面積為采用產業化方式建造的規定住宅建筑面積的 3%，功能仍為住宅。獎勵建筑面積無須修改已有法定規劃，計收 50% 的評估市場地價，不納入預售范圍。因現有做裝配式建筑獲得的面積獎勵本身不能超過地塊所在區域的最高容積率，故所獲的獎勵空間有限。在實際項目中多采用部分樓棟做裝配式建筑，控制整體建造成本。這就需要在決定項目是否做裝配式建筑之前明確設計的原因，從而指導后續設計的思路，并把這一點作為重要的前置條件。

2 布局方式

住宅的規劃布局目前受高容積率的影響，限制條件較多。裝配式建筑因為不是單一設計的問題，還要考慮到工藝流程，要求在布局時期就充分考慮諸如：預制構件運輸車流線的設計，如何配合現場施工組織方案合理布局塔吊的位置（大噸位的塔吊和運輸車都有較大的限制），預制構件堆場等等問題。最終選擇合適的樓棟進行裝配式建筑設計，從而最大限度優化流程，減少施工難度。

同時要針對布局情況，盡量選擇標準構件多，易于裝配式建筑的樓棟進行裝配式建筑設計。一并考慮套型的組合拼接方式、體型系數等相關因素，以便提高建造的效率，把對立面的影響降到最小，實現裝配式建筑與功能性的統一。這需要在設計開始之初就有所規劃，同時戶型設計也要有相關的針對性，種類和變化不要太多，整體配合后續施工需要。這個過程往往涉及多方協調。此外，最好在此階段就能對周邊裝配式建筑的工廠進行初步的調研，明確產能，生產排期，以及相關生產周期，以便與整個項目的周期項目配合。這個階段的重要性往往沒有得到設計方和建設方的重視，導致后續周期難以配合，從而影響工程進度。

3 標準化的類型

裝配式建筑換句話來說其實就是相同標準化構件集中生產安裝的一個工藝流程設計。這里就要求在設計中盡可能達成更多的標準構件，以便縮短生產時間，同時減少模板的使用量，最終控制成本。

目前受工藝所限，主要的承載構件例如豎向構件（包括柱子、剪力墻等）沒有辦法實現裝配式建筑，同樣的梁也不能進行裝配式建筑生產。目前所說的裝配式建筑其實包含了現澆和裝配兩個部分，兩個部分需要預留胡須筋保證兩者的連接。故實際能進行裝配式建筑的部件主要包含：凸窗、疊合樓板、預制樓梯、預制陽臺，部分預制填充墻等次要構件。但超高層住宅（超過 200 m）因豎向構件混凝土所占比例較大，樓板所占比例較小，且凸窗數量不多，外加其樓板受力情況極其復雜，不太適合采用裝配式建筑設計。

裝配式建筑比較適合實體墻面較多的住宅項目，不太適合偏公建化立面的住宅塔樓，而選擇做裝配式建筑也一般是中間標準層區段的標準構件，目的是使構件的標準化程度達到最高。在設計中，平面應該做到結構空間規整，盡量通過多個標準單元進行拼合復制組成標準層平面，提升標準化的程度。門窗洞口最好上下對齊，避免采用轉角窗等不利于裝配式建筑的形式。平面內有水房間盡量集中進行布置，一并滿足標準化整體櫥柜、整體衛浴的設計要求。針對外墻的裝配式建筑，必須重點考慮預制外墻接縫的防水處理。

4 平面模數化

模數的概念一直存在，以 300 為模數統一建筑的各個方面是延續多年的業內標準。隨著裝配式建筑的推行，模數具有更大的實際意義，相同構件數量決定了模板的數量，模板的數量影響項目周期和整體投資，整個過程環環相扣。這就要求我們在設計中盡量采用相同的模數，統一預制構件，提升模板重復利用率。這個模數不僅包含建筑，還要包含相關的各個專業。因為預制構件需要提前預留管線的線槽，所以強弱電、水管等相關線路要與最后精裝的圖紙相配合并進行定位，其中所有插座、設備開口都需要配合到位，方便后續安裝。

5 成本控制

裝配式建筑的成本控制貫穿全過程，從設計的標準化，到構件生產的簡單化，再到安裝的簡易性都與成本控制密切相關。隨著預制率的提升，裝配式建筑的成本逐步降低。從深圳項目來看，按照目前階段預制率的不同，裝配式建筑的住宅土建成本是要比傳統建造方式有一定的提升，增加200～ 600 元/m2不等。這要求我們設計單位，要對整個流程有一個總體的認識，通過對冗余流程的優化，同時避免構件的返工等來達到控制成本的目標。

6 施工方式

裝配式建筑并非是設計公司單一的設計過程，而是涉及多產業共同協作完成的系統化工程。作為設計方，不能只是關注自身，而要關注全產業鏈的上下游。特別是生產階段和安裝階段，不能僅僅是把構件設計出來提供給工廠，這樣可能會導致大量的浪費，還需要在可方便生產和安裝的基礎之上考慮整個系統的設計。首先要介入總包選擇，需要關注施工總包的能力，是否具有裝配式建筑住宅的施工經驗；其次是甲方的分包單位，需要考慮工序的前置，比如預制構件上預埋的窗框，其供貨廠商及構件都需要提前招標并提供給設計及預制構件廠。在施工過程也與傳統建造方式有一定區別，需要關注塔吊的吊裝能力，因為 PC （預制混凝土）構件的重量較大，塔吊需要合理布局，減少租借的費用；此外堆放場地也必須提前加以考慮。

對于標準層的施工，要關注 PC 構件的挑架、腳手架等的拉結方式，并注意構件的支撐以及調位。此外，還有一個連接方式的考慮，因為 PC 構件需要與主要支撐構件相互連接。所有的這一切都需要有相關施工經驗的總包統籌考慮現場預制構件和現澆構件的施工順序問題，如若弄反施工順序，會大大降低效率，進而影響整體的進度。

7 結 語

目前國內裝配式建筑還處于較初級階段，建設周期、建設成本相比傳統施工方式并沒有太大的優勢，還需要相關部門能給予新生事物更多的支撐，才能逐漸形成完善的系統，并降低整體的成本，提升速度，真正實現裝配式建筑本身的高效高質的特征。

在整個工程實施過程中，裝配式建筑涉及的專業極多，傳統設計公司不能僅僅只是作為設計方存在，而需要借助不同專業設計公司的力量，以一個統籌者的方式進場。除了功能和美觀之外，還要考慮到如何實施，因為同一個項目存在施工先后，一部分裝配式建筑一部分傳統施工，不同施工人員如何進行組織都需要與總包及甲方進行協調。從另外一個角度來說，裝配式建筑拓展了建筑師的視野，使我們能夠從更多角度了解建造與設計過程的關聯性，而不僅僅只是是否按圖施工的問題。推進裝配式建筑設計是一個系統工程，不僅僅是設計公司，還需要生產廠商、施工團隊的配合，從而使我國建造水平更上一個臺階。