關于裝配式建筑設計的思考

劉 洪 澤

(上海眾鑫建筑設計研究院有限公司，上海 200083)

隨著國家《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》的出臺，建筑行業迎來“裝配式建筑”時代，引起建造方式的重大變革，同時涉及設計、構件生產、構件運輸、安裝、監管、驗收和運行維護等建筑全生命周期的各項活動，作為裝配式建筑核心的設計人員往往被流程、管理、成本、技術、施工等一系列的問題所困擾，尤其是建筑師面對裝配式建筑設計項目需要注意哪些問題，裝配式建筑設計與傳統建筑設計區別在哪里，裝配式建筑設計的流程與傳統建筑設計有哪些不同，結合本人主持的幾個上海裝配式建筑項目，力圖回答上述問題并對實踐過程中發現的問題給出建議，共同推進裝配式建筑行業的健康快速發展。

1 預制裝配式建筑相關政策、法規、規范及現狀

建筑師必須對相關的政策、法規及規范充分學習了解，如預制率和裝配率的計算規定等，還需要了解各地發布的應用預制裝配式建筑的獎勵政策，為業主創造最大效益。如上海規定裝配式建筑外墻采用預制夾心保溫墻體的，其預制夾心保溫墻體面積可不計入容積率，但其建筑面積不應超過總建筑面積的3%；7層及7層以下完成主體結構封頂，8層及8層以上完成主體結構的一半且不少于7層可預售；符合裝配整體式建筑示范的項目，補貼100元/m2，最高1 000萬元。目前國家層面的規范及標準有GB/T 51129—2017裝配式建筑評價標準,JGJ 1—2014裝配式混凝土結構技術規程,裝配式建筑系列標準應用實施指南(裝配式混凝土結構建筑)等。國標圖集例有15G365—1預制混凝土剪力墻外墻板,15J939—1裝配式混凝土結構住宅建筑設計示例(剪力墻結構)等。目前預制裝配式建筑的現狀是構件的標準化不足，部分節點設計過于復雜且部分設計人員對裝配式建筑設計認識不足，相關知識儲備不足。如何提升構件的標準化是設計的核心，各系統的集成與專業化分工越來越細之間矛盾的解決也是重中之重，同時設計人員的技術水平也有待提高。

2 預制裝配式建筑設計原則

裝配式混凝土建筑的平面設計在滿足平面功能的基礎上需考慮裝配式建筑建造的相關要求，同時需符合建筑模數，遵循“少規格、多組合”的設計原則，建筑平面應進行標準化、定型化設計，建立標準化部件模塊、功能模塊與空間模塊，實現模塊多組合應用，提高基本模塊、構件和部品重復使用率，有利提升建筑品質、提高建造效率及控制建設成本，并滿足制作及運輸能力、交通法規和施工設備的要求。預制構件在單體建筑中重復使用量最多的三個構件的總個數占同類構件總個數的比例均不低于50%。平面設計建議采用大開間形式、平面布局靈活分隔，平面的凸凹變化不要過大。

外立面設計應以簡潔為原則，不宜有過多的外裝飾構件及線腳。同時在簡潔中追求完善，在統一中創造多樣的美學要求，打造個性化高品質的建筑作品。外圍護構件飾面可采用藝術造型面彩色混凝土、清水混凝土、露骨料混凝土、圖案混凝土，也可采用涂料、面磚、石材等不同飾面材料展現不同肌理與色彩變化，體現裝配式建筑的立面特征，外飾面宜采用一次反打成型工藝。

門窗采用標準化部件，門窗框宜采用預裝法。預制外墻板的接縫設計應滿足結構、熱工、防水、防火及建筑裝飾等要求，預制外墻板需考慮防雷接地并應預埋好有效接地導體，確保防雷效果。要預先確定預埋窗及扶手欄桿的相關資料。應協調業主、設計、施工、制備各方之間的關系，并應加強建筑、結構、設備、裝修等各專業之間的配合，土建及內裝需一體化設計。預制裝配式建筑設計應對制作、產品保護、存放、運輸及施工提出明確的技術要求。

3 預制裝配式建筑設計流程

在方案初始階段建筑師就應該從預制裝配式的角度出發，進行建筑方案及立面設計，并會同各方商討建筑方案，提出預制構件設置部位及多套預制裝配率組合方案并進行經濟技術分析，而不能簡單理解為裝配式建筑是結構專業的事情，和建筑專業關系不大，由結構專業在后期進行拆分即可。建議預制裝配方面的專業技術人員及早介入，共同把方案朝著適合裝配式建筑的角度去發展。對于結構構件的布置也需要前置介入并通過計算確定剪力墻及結構梁柱的布置。在初步設計階段要完善預制裝配式設計，包括預制裝配式平面分布、立面分布、墻身剖面、節點大樣、工程量初步統計清單等并確定裝配結構體系。施工圖設計階段要與其他各專業同步提出預制裝配式設計送審圖紙，設計深度需滿足審圖要求。深化設計階段配合項目施工進度提出預制裝配式設計深化圖，包括所有預制構件生產信息、加工金屬件信息、結構連接方式、施工安裝信息、預制構件強度計算書、工程量詳細統計等。

4 預制裝配式建筑設計要點及注意事項

一般采用預制構件的部位有內外墻板、凸窗、空調板、陽臺板、樓梯、梁柱及樓板等。由于裝配式建筑存在大量的拼接縫，僅采用傳統建筑的防水方案是不恰當的，只有采用疏堵相結合的辦法才是裝配式建筑最佳的防水措施，也是建筑設計的重點。建筑立面橫向裝飾線條盡量不跨層間，且考慮非預制裝配式構件實現，對于窗間墻有奇偶層變化時，線條造型宜凹不宜凸。

預制裝配式外墻板間的豎向縫(跨間劃分)和水平縫(層高劃分)，縫寬為20 mm，預制外墻板上下面需設高低縫反坎構造形成構造防水，縫內填PE棒或橡膠條，再打不小于10 mm厚度的耐候膠，同時在豎向縫每隔2層～3層設置排水管將進入縫內的水排出。預制裝配式外觀面可采用反打面磚或石材技術，預制裝配式外觀面即為完成面，無需傳統二次抹灰等后處理工序。考慮面磚模數及預制裝配式板縫等因素對層高、窗洞、立面分縫的影響，設計需畫出面磚排版圖。為保持預制裝配式窗洞尺寸與現澆窗洞尺寸統一，需考慮現澆窗洞尺寸適當放大，一般為每邊加寬50 mm。凸窗為圍護構件，不作為結構受力，結構設計需考慮凸窗自重，凸窗外凸尺寸一般為600 mm,轉角凸窗必須加設150 mm～200 mm預制裝配式墻垛，使得預制裝配式凸窗成為一個整體，錨固到外墻或結構梁板上。上海地區一般采用預埋鋁合金材質窗框，建筑窗洞邊與結構邊緣需預留100 mm～150 mm預制裝配式墻垛。預制空調板的地漏設在板中心，排水坡通過預制實現。陽臺進深1 500 mm以下時，建議陽臺為結構挑板形式，盡量不采用梁板式，陽臺外圍翻坎上預留盲孔安裝欄桿。預制梯段板上端采用鉸支方式，建議取消平臺梯段梁，使平臺梯段整體預制，雖增加板厚但大幅提高工效。一般預制裝配式樓梯踏步面無需另做飾面層。平臺處如為現澆，需考慮粉刷厚度。雙跑樓梯盡可能調整為同方向，減少模具套數，降低模具成本。樓梯間預制裝配式外墻劃分盡量與同層預制裝配式外墻一致。預制柱、梁對接時，預制梁邊緣距預制柱邊緣考慮鋼筋布置需滿足50 mm距離要求，不同方向的梁與柱交接時，兩個方向梁的高差宜為100 mm。樓板多為60 mm預制板加80 mm現澆板組成疊合樓板，對于管線集中區域現澆部分需加厚。對于底部現澆預制的轉換層樓面外圈需現澆牛腿，用于擱置預制裝配式外墻板，外挑尺寸取預制裝配式板面平齊。

5 預制裝配式建筑工程需業主配合事項

方案設計階段：確定預制裝配的樓棟、預制裝配的范圍、預制裝配率、預制裝配的布置方案，確定外立面飾面材料：涂料、面磚、石材，確定墻面保溫形式：外保溫、內保溫、夾心保溫，確定外墻其他裝飾物的線腳造型及材料工藝，確定外墻鋁合金門窗的型材樣式及預埋形式，確定外墻百頁的樣式及預埋形式，確定陽臺欄桿樣式及預埋形式等。

施工圖設計階段：確定窗周圍窗套、窗臺、窗簾內裝修做法，確定關聯預埋設備專業點位，確定陽臺、空調機位預埋地漏與排水管位置、大小，確定避雷形式，確定灌漿套筒與灌漿料：檢驗報告、合格證書、供貨周期，確定施工塔吊布置方案、施工腳手架布置方案、施工模板支撐布置方案、施工人貨梯布置方案，確定預制裝配式施工輔助材料：PE條、橡膠條、密封膠、自粘性膠皮、D型擋板等。

6 裝配式建筑實施中發現的問題及對策、建議

在方案階段需預制裝配式深化設計單位與土建設計單位密切配合，確定預制裝配式的實施位置及具體構件，避免后期調整，特別是外裝修為干掛石材的部位建議采用現澆混凝土結構。預制裝配式樓梯防滑條與現澆樓梯防滑條需一致，預制裝配式樓梯需明確不需要再做面層。對于立面線腳與非保溫預制裝配式外墻交界處的縫隙需處理。現澆轉預制樓層標高處豎向預制裝配式陽臺板厚度與現澆陽臺翻坎需統一。預制裝配式構件預埋的止水節位置大小需考慮外墻抹灰及保溫材料的厚度。樓梯間處的預制裝配式外墻窗需靠洞口外側安裝，保證樓梯休息平臺處欄桿翻坎施工。預制裝配式建筑頂層屋面板標高較常規建筑的低，女兒墻及出屋面門的門檻均需考慮該因素適當加高。由于裝配式建筑的不可逆性，且其具有集成及一體化的特性，同時參與單位及涉及專業眾多，各單位及各專業交界面也多，提出如下改進措施：根據裝配式建筑的特點進行建筑方案的策劃、設計、選擇、論證、確定，建議房型標準化、體系化、模塊化。方案設計時立面線條需簡潔規律，避免跨層變化，盡量少做線腳。明確參與各方的職責及任務界面，組織參與各方進行技術交底及圖紙會審，特別是預留預埋管線、各單位交界面或交叉部位需重點關注。土建設計單位給排水及電氣專業應指導預制裝配式施工圖中管線的預留或預埋的設計并對完成的預制裝配式施工圖進行審核并會簽。施工單位應嚴格按國家保溫有關圖集中關于陰陽角的做法實施。從項目技術策劃階段開始，運用BIM技術貫穿設計、生產、施工、運營維護各個環節，保證建筑全部的信息在全過程的有效銜接，避免出現死角。

裝配式建筑設計建議：應加大對標準戶型的研發，推行裝配式建筑一體化設計，積極應用BIM技術，提高各專業協同設計能力，提高標準化部品部件的應用。特別應推廣應用整體廚衛，徹底解決廚衛滲漏及管線預埋問題，采用架空地板解決土建與設備管線分離問題。同時設計人員也需加強學習，提高對建筑工業化全產業鏈的掌握能力，更好的為業主服務，為國家的建筑業轉型發展做出自己的貢獻。