通州臺湖公租房建筑設計標準化與經濟性分析＊

文/中國建筑設計研究院有限公司 陳敬思 茹笑嵐 翟文舉 趙 鈿

0 引言

發展裝配式建筑是實現建筑業綠色低碳發展的重要手段，是全面推進生態文明建設和加快推進新型城鎮化進程的重要舉措。裝配式建筑的設計不僅要考慮使用需求和空間環境，還應關注部品部件生產和裝配式施工安裝要求。因此，裝配式建筑應遵循標準化、模數化設計原則，采用少規格、多組合的設計策略。提高建筑設計標準化程度能夠有效減少部品部件種類和數量，提高部品部件生產和施工效率，對控制和優化項目成本起到重要作用。

本文以北京市保障性住房建設投資中心建設的通州臺湖公租房項目為例，研究如何提高裝配式建筑設計標準化水平，從而提升裝配式建筑的經濟性。

1 工程概況

通州臺湖公租房項目位于北京亦莊新城站前區，是亦莊新城主要的居住生活組團，主要解決產業園區等周邊片區的職住平衡問題。項目分為B1、D1兩個地塊，總用地面積約16hm2，建筑限高80m。B1地塊總用地面積約8hm2， D1地塊位于B1地塊東南2km處，總用地面積約8hm2。項目總建筑面積約57.8萬m2，其中地上公租房建筑面積約28萬m2，共建設5058套公租房，分為60m2和35m2兩種套型（見圖1～4）。

本項目公租房全部按裝配式方式建造，采用裝配整體式剪力墻結構，戶內全部實施裝配式裝修。

2 標準化設計的6個方法

裝配式建筑標準化設計不局限于部品部件設計，而是涵蓋樓棟、套型、廚衛模塊、核心筒模塊、立面等方面。通州臺湖公租房項目方案設計階段在標準化建筑設計方面進行了大量嘗試與探索，有效提高了項目整體標準化程度。

2.1 樓棟標準化

通州臺湖公租房項目共有34棟公租房，經優化設計，樓棟類型精簡到2種，分別為T6樓型和T7樓型。其中，T6樓型共24棟，T7樓型共10棟。在2種樓型基礎上，公租房層數分布在14～28層，通過樓棟層數變化，形成豐富的城市天際線，活躍了小區整體形象（見圖5～8）。

2.2 套型標準化

本項目要求設計60m2和35m2兩種套型，考慮到套型配比與樓型組合方式的因素，最終方案設計共設置4種套型，其中A、B、C套型均為60m2套型，D套型為35m2套型（見表1）。T6、T7樓型均由這4種套型組合而成（見圖9）。

60m2的A、B、C3種套型由于所處樓型的不同位置而有所區別，但3種套型的開間、進深尺寸相同，均為5.4m×7.2m；35m2的D套型開間、進深尺寸為3.6m×6.6m（見圖10）。

圖1 項目區位

圖2 地塊位置

圖3 B1地塊總平面

圖4 D1地塊總平面

圖5 B1地塊沿街人視效果

圖6 樓型分布

圖7 T6樓型標準層平面

圖8 T7樓型標準層平面

表1 4種套型基本情況

圖9 標準層套型單元分布

圖10 4種套型平面

2.3 廚衛模塊標準化

本項目4種套型均采用統一的衛生間模塊，凈尺寸為1.5m×1.8m。60m2的A、B、C3種套型采用統一的燃氣廚房模塊A，其凈尺寸為1.5m×2.1m；35m2D套型采用電廚房模塊B（見圖11）。

統一的廚衛模塊提高了建筑的標準化程度，也減少了裝配式內裝的部品部件種類與規格，大大提高了設計、生產和施工效率（見圖12，13）。

2.4 核心筒模塊標準化

核心筒模塊綜合了電梯、電梯廳、機電管井、防排煙管井等功能，是對多種標準部件的組合設計。核心筒模塊可進一步分解為固定部分與彈性部分，其中固定部分包括樓電梯、前室和接口；彈性部分包括管井和走道。通州臺湖公租房項目根據2種樓型設計了2種核心筒模塊，通過對樓電梯規格尺寸進行優化，最終采用2種樓梯模塊和2種電梯模塊進行組合（見表2）。T6核心筒由樓梯模塊B和電梯模塊B組合而成，T7核心筒由樓梯模塊A、電梯模塊A和電梯模塊B組合而成（見圖14）。

2.5 部品部件標準化

公租房主體結構采用預制三明治外墻、預制內墻、疊合樓板、預制陽臺板、預制空調板和預制樓梯6類預制混凝土構件。在構件拆分設計時，通過減少構件種類、提高單一構件的復用次數，極大提高了構件標準化程度（見圖15）。以B1地塊18棟公租房為例，構件總數17404塊，通過優化，將構件種類減少到40種，大大提高了模板復用次數，其中重復使用最小的達135次，最大可達1860次（見表3）。

圖11 廚衛模塊分布

圖12 廚房室內效果

圖13 衛生間室內效果

表2 樓、電梯模塊基本情況

圖14 2種核心筒固定部分組合方式

2.6 立面設計標準化

一說起標準化，許多人就會擔心建筑形象千篇一律。實際上，立面的標準化設計并不意味著失去立面形象的變化與美感，而是產生了一種新型裝配式建筑美學的設計方法。通州臺湖公租房項目采用“少規格、多組合”的設計思路，合理控制外立面裝飾構件的種類和規格，將有限的構件進行多種排列組合，形成外立面豐富的韻律與變化。

以B1地塊公租房為例，南立面設計采用在結構主體外側掛設裝飾構件的手法，將陽臺和裝飾構件統一。為提升標準化程度，外掛裝飾構件種類最終精簡至3種，通過3種構件的組合和排列形成了立面的錯動與變化。

東西立面考慮到實墻面較大，為避免單調乏味，通過在外頁板上刻出豎向分縫的方法進行處理。豎向分縫間距以900mm為模數，分縫圖式分為兩種，每兩層圖式錯動變化，形成立面韻律感（見圖16～19）。

3 標準化設計經濟性分析

裝配式混凝土建筑與現澆建筑在生產和建造方式上存在較大差異，成本構成有較大不同，存在200～400元/m2的增量成本。提高裝配式建筑設計的標準化程度對降低增量成本發揮重要作用。

3.1 部品部件生產的經濟性

預制部品部件主要有預制混凝土結構構件和內裝部件兩大類。

1）對預制混凝土構件而言，模具的重復利用率直接影響構件成本。如果構件種類過多、模具重復利用率較低，模具成本對構件的成本影響就會非常大。以預制外墻構件為例，單套模具投資約5萬元，重復利用50～60次，折合每立方米預制構件投入400～600元，成本占比15%～25%。如果此套模具僅生產10個構件，則該預制外墻構件因攤銷較高的模具費用會直接引起構件成本大幅提升。

圖15 T6樓型豎向與水平構件拆分

表3 B1地塊構件統計

圖16 B1地塊公租房人視效果

圖17 外立面裝飾構成邏輯

圖18 外立面裝飾構件拆分

圖19 東西山墻分縫

通州臺湖公租房項目標準化程度較高，一組模具可在工廠內生產多棟公租房的預制構件，重復次數提高至135次以上，成本占比降到5%～10%，效益提高2～3倍（見圖20）。

2）對內裝部品而言，影響成本的主要因素是出材率。一般情況下，裝飾行業板材的出材率通常不超過80%。通州臺湖公租房采用裝配化裝修，并通過設計提高廚房和衛生間標準化程度；同時，在深化設計時，對裝飾面板材料規格進行優化，提高板材利用效率，出材率達90%以上，生產效率提升20%，既節省了材料，又提高了經濟效益。

3.2 施工安裝經濟性

根據對現有一些裝配式混凝土建筑項目的不完全測算，裝配方式與傳統現澆方式相比，施工安裝現場人工費可減少40%。通州臺湖公租房項目因大力提高建筑標準化程度，有效減少預制構件尺寸種類，安裝節點標準化，極大提高了安裝施工效率，人工費進一步減少7%。

當前，裝配式混凝土建筑的預制構件材料成本占地上結構成本的65%以上，是現階段引起投資增加和進行成本管控的主要部分。提高預制構件的標準化程度和提高模具的復用次數，對于降低增量成本、提高生產和安裝效率、提升建筑質量具有重要意義（見表4）。

圖20 標準化設計與模具重復利用次數效益分析

表4 標準化設計對經濟性影響分析

4 結語

通州臺湖公租房項目是通過提高建筑的標準化程度，從而降低裝配式建筑增量成本的成功嘗試。在這個項目中，通過樓棟、套型、廚衛模塊、核心筒模塊、部品部件、立面等6個方面進行標準化設計，大大降低了設計難度，提高了生產和施工效率，降低了建筑增量成本。該項目施工速度達5.5層/d，已超過許多普通現澆混凝土建筑項目的施工速度。

值得稱道的是，標準化設計并未產生所謂的“千篇一律”，立面少量標準化構件的不同組合，加上顏色和材質的組合，形成的建筑形象具有鮮明的裝配式建筑美學特征，而這一點正是做裝配式建筑的建筑師和工程師們孜孜以求的。