裝配式建筑的設計方法概述

張志全

湖南東方紅住宅工業有限公司 湖南 長沙 410006

1 概述

伴隨著1999年國務院發布72號文件《關于推進住宅產業現代化，提高住宅質量的若干意見》，各地推進裝配式建筑的政策陸續發布，極大的促進各地裝配式建筑的發展。盡管近年來國家的規范、圖集陸續發布實施，但在項目實施過程中，因項目參與單位長期以來設計實施傳統混凝土建筑形成的思維慣性，裝配式建筑設計方法跟不上裝配式建筑的發展，甚至最終設計結果不利于裝配式建筑的生產與實施，本文將介紹裝配式建筑的設計方法。

2 設計方法

裝配式建筑與傳統混凝土建筑不同，裝配式建筑是工廠內生產預制墻板、預制樓板、預制樓梯、預制陽臺等構件，然后運到項目現場拼裝，澆搗混凝土，使預制構件與現澆部分形成整體建筑。裝配式建筑設計有個明顯的特征“技術前置”，相對于傳統混凝土建筑的建造方式而言，約束條件更多、更復雜，對設計也提出了更高的要求，建筑設計需從策劃階段介入，必須考慮項目的造價和經濟效益、預制構件廠的技術和生產規模、運輸道路情況、項目施工組織和施工總平面布置情況。裝配式建筑設計力求功能布局方便合理、結構規整受力簡明，在適應預制構件的技術水平的基礎上，應采用“一體化”、“標準化”、“模塊化”、“通用化”、的設計方法，應遵循少規格、多組合的原則，在標準化設計的基礎上實現系列化和多樣化。減少預制構件種類，提高相對應模具的重復利用率，為構件工廠與項目現場的降耗提效提供便利[1]。

3 總圖設計階段

裝配式建筑總圖設計除了功能布局方面的考慮，還需考慮到項目施工組織和施工總平面圖布置情況，譬如吊裝機械的選擇與布置，構件運輸車輛的出入口與運輸道路的設置，預制構件的存放場地等問題。正確處理好預制構件的吊裝、運輸和堆放的關系，有利于充分發揮吊裝機械的效能。

設計中應考慮到項目選用的吊裝機械選用的是塔吊，還是起重機；吊裝機械的起吊重量預制構件的重量相匹配；吊裝機械的工作半徑是否覆蓋建筑物與構件存放場地。塔吊的布置一般沿建筑縱向一側布置。起重機的行進線路一般沿建筑縱向一側或兩側布置[2]。

設計中需考慮到構件運輸車輛的交通流線組織，構件存放場地的位置，一般考慮設置在吊裝機械的工作半徑內，盡量避免吊裝機械的空駛，減少空轉時間提高效率。項目現場宜設置環形車道，構件車裝卸構件不應占用車道妨礙通行。構件車通行道路及構件存放場地應平整、堅實，設置適當防排水措施。構件車通行道路宜使用永久性道路節約施工便道的措施費，路幅應為4～6m，轉彎半徑宜為12m。

4 建筑單體設計階段

如果說總圖設計階段只是關系到項目現場管理組織是否有利，是否便于提高施工效率的話，單體設計階段則直接關系到項目關系到生產效率、建造成本是否可控，關系到是否能用裝配式建造方式，而對時下開展比較多的EMPC項目來說，則關系到是否能成功拿下項目。

裝配式建筑的單體設計除了應滿足使用功能、審美的要求外，還應采用“一體化”、“標準化”、“模塊化”、“通用化”的設計方法，應遵循少規格、多組合的原則，提高建設效率及控制建造成本。

“一體化”設計，在平面布局中應留有足夠的靈活性，使平面布置能適應建筑全壽命周期的使用需求，滿足使用者不同時期不同需求，同時滿足建筑經營業態的調整；“一體化”設計，要求建筑設計師要有結構設計，工藝設計的意識，要充分考慮到結構布局和構件生產。

“標準化”、“模塊化”的設計，則要求建筑設計師要意識到一個個空間單元組成的，這一個個的空間單元是可以做到標準化，模塊化的，而標準化的空間單元則是由有限的幾個構件拼接組合的。這樣做將極大降低工藝設計的工作量及設計管理難度，降低工廠生產、管理的難度，減少模具種類，降低模具攤銷，提升生產效率，降低成本，同時也減少了各環節出錯的概率。如果“標準化”、“模塊化”的空間單元，“標準化”的構件，能在不同的時間，不同項目的中運用，實現“通用化”，那些原來規模小不適宜采用裝配式建造方式的建筑就能選用裝配式建造方式了。常用框架結構的公共建筑像的賓館、寫字樓、醫院護理單元，中小學教室的標準單元大部分是能“標準化”的，是能做到“通用化”的，而住宅類建筑雖說不想公建那樣規整，但也是能做到能做好的，業內最優秀的房地產開發商甚至完成這一步了實際運用“標準化”、“通用化”的設計有些年頭，而且因為戶型平面布局功能合理，結構布置簡明，當同樣的平面在用裝配式技術建造時，也相當適宜。

裝配式建筑的立面造型設計是裝配式建筑功能、建筑構造和建筑美學的統一體，同樣需要“標準化”、“模塊化”的設計方法，立面造型設計通常可以從“色彩、材質”、“平面形式構成”、“體塊組合”三方面入手。“色彩、材質”可選用的做法很多，常見的有外墻涂料做法，瓷磚反打，石材反打，清水混凝土，塑性混凝土、硅膠摸反打仿石材等藝術混凝土做法。“平面形式構成”，通過不同色彩，不同材質，不同質感的材料拼接組合，配合GRC線腳或玻璃、鋼構件材料等實現豐富的立面。“體塊組合”則是通過建筑的體塊穿插組合，實現粗獷有力的造型及豐富的光影效果[3]。

5 案例分析

5.1 某公租房項目

該項目位于湘西洲吉首市乾州街道，總建筑面積12wm2，由10棟住宅樓（其中7棟板樓，3棟塔樓），2棟商業裙房組成。該項目住宅樓為二類高層住宅，采用預制剪力墻體結構體系，商業裙房采用傳統現澆結構。總圖設計階段，整個小區采用環形車道，兼顧消防車道、構件運輸道路與施工便道的用途。平面設計階段，我們秉承“人性化”、“高質量”的設計理念，采用“標準化”、“模塊化”、“通用化”的設計方法。板樓戶型，在60m2建筑面積的限定下做出結構規整、功能合理、戶型人性的南北通透的兩室兩廳；塔樓戶型，在采光面允許的情況下做出塔樓四角做出60m2兩室兩廳戶型，只有單面采光的戶型做成34-45m2的酒店式公寓戶型。板樓的中間戶型、山墻戶型、樓電梯間各自成“模塊”，在不同的地塊中，中間戶型“模塊”可根據用地大小，住宅的擺放增減“模塊”，根據用地容積率、限高要求的不同，可通過鋼筋規格尺寸的調整實現不同的建筑高度。立面設計階段，采用不同“色彩”的涂料及GRC線腳實現多變的立面造型。

圖1 板式戶型平面

圖2 土家族風格效果圖

圖3 現代風格效果圖

圖4 徽派風格效果圖

5.2 萬科云城一期03地塊（3級標題，小四號、黑體）

該項目位于深圳市留仙洞新興產業總部基地，總建筑面積33.4wm2，由6棟高層寫字樓（裝配式建筑面積約28wm2），商業裙房組成。該項目為高層公共建筑，采用內澆外掛框架結構體系，商業裙房采用傳統現澆結構。雖然6棟寫字樓外形不一，但通過統一柱網開間、層高的標準化，使得外墻構件、外墻部分的粱尺寸得到統一。作為裝配式建筑面積達數十萬m2的項目外墻構件簡化到只有柱網間的“標準構件”與“轉角構件”，提高構件的重復率和模具的周轉率，降低了構件的生產難度和成本，對預制構件廠、施工企業和開發商降低管理難度、提升生產效率的幫助無疑是巨大的。